2021 Fiscal Year Research-status Report
Induction of nitrogen-fixing root nodules in rice
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19K22303
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岡崎 伸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40379285)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 根粒 / イネ / 窒素固定 / 根粒菌 / エフェクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、宿主の根粒形成シグナルを起動する根粒菌とマメ科植物由来フラボノイドを利用してイネ科植物に窒素固定根粒を形成させることを目的としている。今年度の研究実績は以下のとおりである。
1. イネ根圏で根粒菌エフェクター遺伝子を発現させ、イネ根への根粒形成、根粒菌定着に関連する生理的変化を解析した。具体的には、エフェクター遺伝子の発現誘導物質であるゲニステイン、ダイゼインを２種類のイネ品種（日本晴、およびインディカ品種Kasalath)の根圏に添加した状態で根粒菌の接種を行い、根粒菌の遺伝子発現および定着を解析した。その結果、根粒菌エフェクター遺伝子およびエフェクター分泌遺伝子群の発現は、無添加条件下と比較して、ゲニステイン、ダイゼイン添加条件下で、それぞれ20倍、12倍程度上昇した。２種類のイネ品種間では発現量に有意差はみられなかった。
また、GUS遺伝子で標識した根粒菌株を同条件で接種した結果、Kasalathよりも日本晴品種のイネ根に強く定着していることが観察された。以上 の結果から、根粒菌エフェクター遺伝子のイネ根圏での発現誘導にはゲニステインが適していること、根粒菌のイネ根への定着には品種間差がみとめられ、日本晴品種の方がKasalathよりも定着しやすいことが判明した。
2. 2,4-D添加によるイネへの根粒様組織の誘導を試みた。イネ品種は日本晴およびインディカ品種Kasalathを用いた。50mlコニカルチューブにバーミキュライトとMS培地を充填し、表面殺菌したイネ科植物種子を播種した。これに論文に記載の50、100、250、500uMの2,4-Dを添加して栽培を続けたところ、50、100uM添加区において、根の数カ所に膨らみが観察され、顕微鏡観察により膨らみ部分には比較的小さな細胞が密集しており細胞分裂が亢進されていることが推定された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2,4-D添加によるイネへの根粒様組織の誘導条件の最適化が当初計画より遅れたため、イネ根に形成される組織への根粒菌感染と窒素固定への展開へ進めていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は根粒様組織が形成された2,4-D添加条件において、根粒菌とダイズゲニステインの同時接種を行い、根粒菌の感染と窒素固定が起こるか検討する。
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| Causes of Carryover |
2,4-D添加によるイネへの根粒様組織の誘導条件の最適化が当初計画より遅れたため、イネ根に形成される組織への根粒菌感染実験を進めることができず、物品費に差額が生じた。今後根粒菌とダイズゲニステインの同時接種を行い、根粒菌の感染と窒素固定が起こるか検討するため、必要な物品の購入に充てる計画である。
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