Genetic improvement of root system architecture which is robust for soil nutrient and water stresses in rice

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02936
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: Uga Yusaku 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, グループ長 (00391566)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 晴彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (10435612)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 根系形態 / 環境ストレス / 伝子発現 / 重力屈性 / 水分屈性 / QTL

Outline of Final Research Achievements

Genetic improvement of the root system in crops to adapt to environmental stresses is important for stable crop production. In this study, we attempted to identify genes that act upstream or downstream of the rice QTL for root growth angle (qSOR1). Using rice lines with different alleles of qSOR1, we found that gene expression levels of several heat shock transcription factors (HSFs) at root tips varied with different environmental stimuli such as gravity change and drought stress. Since we speculated that these HSFs are likely to have some roles in both gravitropic and hydrotropic responses, we developed a knockout line by genome editing. In the future, we will clarify the effects of these genes on the regulation of root growth angle.

Free Research Field

植物遺伝育種学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イネ根伸長角度QTL（qSOR1）の相同遺伝子は、単子葉植物だけでなく、双子葉植物にも広く存在する。そのため、qSOR1周辺の遺伝子群の同定は、陸上植物の環境適応における根張りの役割を解明するうえで重要な知見を提供する。これまで根系形態が環境ストレス耐性に貢献することが分かっていたが、遺伝的改良は困難であった。本知見は、根系形態を育種対象として扱ううえで、貴重な情報を提供するものであり、今後不安定化する地球規模の農地劣化に対応した農作物の品種改良への寄与が期待できる。