A study of limiting factors for sucrose synthesis in rice leaves

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15825
• Research Institution: Takasaki University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 橋田 庸一 高崎健康福祉大学, 農学部, 助教 (00802886)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イネ / 糖代謝 / ショ糖合成 / SPS

Outline of Annual Research Achievements

植物において、葉で光合成によって同化された炭素はショ糖として他器官に転流し、植物体の成長や子実の生産に利用される。作物の葉におけるショ糖合成は、転流効率の制御を通じて作物の生産性に重要な役割を果たす。研究代表者のこれまでの研究から、「ショ糖リン酸合成酵素（SPS）は植物の葉におけるショ糖合成の制限要因である」という定説がイネでは当てはまらない可能性が示唆された。本研究では、イネの葉におけるショ糖合成の真の制限要因の解明を目的とし、①ショ糖合成経路のSPSよりも上流の酵素である細胞質型フルクトース-1,6-ビスリン酸フォスファターゼ（cFBP）がショ糖合成の制限要因である、②cFBPとSPSを介する経路以外にもショ糖合成経路が存在する、という2つの仮説を検証する。本年度行った研究は以下の通りである。
1．CRISPR/Cas9システムを用いてSPS多重変異体の作出を行った。5つのSPS遺伝子全て、あるいはその一部をターゲットとしたコンストラクトを作成し、アグロバクテリウム法によりイネ品種「日本晴」へ導入し、複数の再分化個体を得た。異なる変異の入った系統を得るために、次年度以降も引き続きSPS多重変異体の作出を行う。
2．研究代表者が以前に作成したSPS二重変異体の解析を試みたが、種子の発芽率が大きく低下しており解析を行うことができなかったため、種子増殖のみ行った。
３．Tos17突然変異系統群の中からcFBPをコードするcFBP1遺伝子がノックダウンされた系統のスクリーニングを進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していたSPS二重変異体の解析を行うことができなかったため「やや遅れている」としたが、SPS多重変異体の作出は順調に進んでおり、次年度以降の研究の進展が期待される。

Strategy for Future Research Activity

2019年度に確立したSPS多重変異体を用いて、生育および糖代謝の比較を行い、イネの生育に最低限必要なSPS酵素活性、あるいはSPS遺伝子の組み合わせを明らかにする。また、SPS多重変異体のトランスクリプトーム解析を行い、SPS酵素活性の低下がイネに及ぼす影響を多面的に明らかにする。加えて、cFBP1遺伝子がノックダウンされた系統の確立を目指す。

Causes of Carryover

当初予定していたSPS二重変異体の解析を行うことができず、解析に必要な試薬を購入しなかったため、次年度使用額が生じた。次年度はSPS二重変異体の解析および当初予定していたSPS多重変異体の解析に必要な試薬を購入する。また、トランスクリプトーム解析の受託費用に使用する。