2018 Fiscal Year Research-status Report
Screening mutant lines showing enhanced water use efficiencies with a newly developed system for its visualization
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18KK0170
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
矢守 航 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90638363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺島 一郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40211388)
大政 謙次 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (70109908)
杉浦 大輔 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (50713913)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | 水利用効率 / 光合成 / 可視化 / 電子伝達 / 蒸散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、節水条件において高い生産性を示す植物の創成を目指す。本年度、変異体リソースの追加整備を行った。また、2次元クロロフィル蛍光測定装置と赤外線サーモグラフィと連結することによって、植物の水利用効率の可視化に挑んだ。これまでに、水利用効率の可視化装置の構築に向け、クロロフィル蛍光測定装置から光合成に関する各パラメータの可視画像を出力できるようにイメージング画像解析のためのプログラムを作製した。
また、申請者らがこれまで得た研究成果に伴って、シロイヌナズナにおいてPATROL1が節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかを検証した。コントロールとして、気孔を閉じにくい表現型を示すost1欠損変異体とslac1欠損変異体を使用した。ost1欠損変異体とslac1欠損変異体は野生株に比べて、野外の変動光環境下おける光合成速度が有意に高かったが、水利用効率（CO2同化速度／蒸散量）が著しく低下した。気孔が常に開くことによって多くの水が植物体内から失われた結果だと考えられる。一方で、気孔開口がすばやい表現型を示すPATROL1過剰発現体は野生株に比べて、変動光環境下における光合成速度と植物体の成長量が増加した。また、PATROL1過剰発現体では水利用効率（CO2同化速度／蒸散量）が野生型と同じく高い水準を維持していた。これらの結果から、PATROL1因子は水分と光合成とのトレードオフの関係性を根本的に改善する可能性を秘めていることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
市販の測定装置を組み合わせて植物の水利用効率の可視化装置の構築を目指したが、可視画像の出力に不具合が生じた。そこで、研究計画を見直して、当研究グループの所有するクロロフィル蛍光測定装置と赤外線サーモグラフィを連結することによって、植物の水利用効率の可視化に挑むことにした。
また、申請者らがこれまで得た研究成果に伴って、シロイヌナズナにおいてPATROL1とアクアポリンの高発現によって、節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかを検証している。本年度中に共同研究先のEvans研究室（オーストラリア国立大）に赴き、高性能レーザー分光装置を用いて、葉肉抵抗、光合成速度と蒸散速度の挙動を同時測定する計画であったが、共同研究者との日程調整の結果、次年度の5月に赴き、実験を行うことになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、水利用効率の可視化装置の構築に向け、クロロフィル蛍光測定装置から光合成に関する各パラメータの可視画像を自動で出力するようにプログラムを修正し、大規模スクリーニングにも適用できるように改変する。また、赤外線サーモグラフィによる可視画像の出力も行えるようにプログラムを作製する。可視化装置の構築が終われば、変異体リソースの迅速スクリーニングにより、水利用効率の向上に関する新規遺伝子の探索を開始する。
また、共同研究先のEvans研究室（オーストラリア国立大）に赴き、高性能レーザー分光装置を用いて、シロイヌナズナにおいてPATROL1とアクアポリンの高発現によって、節水条件における物質生産能力の強化に有効なターゲットとなるかを検証する。
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| Causes of Carryover |
市販の測定装置を組み合わせて植物の水利用効率の可視化装置の構築を目指したが、可視画像の出力に不具合が生じたため、市販の測定装置の購入を断念した。そこで、研究計画を見直して、当研究グループの所有するクロロフィル蛍光測定装置と赤外線サーモグラフィを連結することによって、植物の水利用効率の可視化に挑むことにした。そこで、次年度は、クロロフィル蛍光測定装置と赤外線サーモグラフィを連結するのに必要なパーツやソフト開発に必要な消耗品を購入する予定である。
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