2019 Fiscal Year Annual Research Report

スーパー台風に強いイネの多収・強稈遺伝子集積の発現機構と最適組合せの解明

Research Project

Project/Area Number	19H02940
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	大川泰一郎東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (80213643)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安達俊輔東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (30717103)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	イネ / 強稈遺伝子 / 集積系統 / スーパー台風 / QTL
Outline of Annual Research Achievements	地球温暖化により超大型化する台風、頻発化するゲリラ豪雨によりイネの倒伏被害が国内外で拡大しており、スーパー台風の来襲にも耐える倒伏抵抗性極強のイネ多収品種を開発するためには変動する栽培環境下で収量増加とともに重い穂、地上部を支えるための太稈と強稈質をあわせもつ強稈化による倒伏抵抗性の向上が不可欠となる。そこで本研究では、地球温暖化に適応しスーパー台風に耐えうる最強のイネ品種に改良するため、複数の品種に由来する多収・太稈遺伝子と強稈質遺伝子を低収で倒伏しやすい品種コシヒカリに複数組み合わせて集積し、その集積効果の発現メカニズムを解明し、生産現場に適用するため異なる栽培環境下で集積系統を栽培し最適な遺伝子の組み合わせを解明することを目的とする。太稈形質の集積効果を解析した結果、稈の太さに関わる断面二次モーメントは，QTLの集積数が多いほど増加し，集積効果が認められた．同品種由来の二集積系統では，ハバタキ由来のSCM1+2で断面二次モーメントに集積効果が認められた。異なる品種由来のQTLの組合せの二集積系統では，SCM1+3の断面二次モーメントが大きく，高い集積効果が認められた．三集積系統では，ハバタキ由来のSCM1+2に中国117号由来のQTLを集積したた系統で断面二次モーメントの増加が認められた．四集積系統は，全系統のうち最も断面二次モーメントが大きく，高い集積効果が認められた．強稈質QTLではリーフスターの第５染色体の断片をもつコシヒカリ系統を作出した。以上の結果から，異なる強稈品種に由来する太稈遺伝子をコシヒカリに集積した系統では，断面二次モーメントに大きな集積効果があり，集積効果の大きいQTLをプラスに働く組合せで集積することにより，稈を太くし，より優れた倒伏抵抗性を付与できることが明らかになった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 予定通りすべての集積系統の太稈形質、強稈質形質の集積効果と発現機構の解析を行い、強稈形質の集積効果と大きな集積効果が得られる組み合わせとその要因を明らかにすることができ、強稈質遺伝子をもつ系統も作出できたことから、おおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	育成した多収・太稈QTLの集積系統、および多収・太稈・強稈質QTL集積系統を用いて、収量、太稈、強稈質関連形質に対する集積効果を異なるQTLの組み合わせの集積系統間で比較し、太稈の原因形質として稈の柔組織、皮層繊維組織の細胞数、細胞分裂活性、稈および穂の形態形成過程の茎頂分裂組織のサイズ、強稈質の原因形質としてセルロース、ヘミセルロース含有率を集積系統間で比較する。また、多収、太稈、強稈質QTLの集積により１穂籾数が増え、稈がより太く、強稈質となる分子生理機構を明らかにするため、集積が茎頂分裂組織において、すでに原因遺伝子が特定されているSCM1のGn1a, SCM2のAPO1, SCM3のFC1などの遺伝子の発現量とその局在性、発現時期、および遺伝子間の相互作用を解析する。