2020 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of genetic and physiological regulation of a radial oxygen loss barrier in rice roots
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20F20393
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中園 幹生 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70282697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
JIMENEZ SERNA JUAN 名古屋大学, 生命農学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-11-13 – 2023-03-31
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| Keywords | イネ / ワックス / 酸素漏出バリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の重要な耐湿性形質である酸素漏出（radial oxygen loss: ROL）バリアの構成成分やその形成誘導物質は長年不明なままである。これまでROLバリアの構成成分としてスベリンが有力視されてきたが、最近、イネのワックス生合成遺伝子DRP7がROLバリア形成条件で根の外層で発現することや、drp7変異体の根ではROLバリアが形成されないことが明らかになり、ワックスがROLバリアに関与することが示唆された。本研究では、イネdrp7変異体を用いてワックス成分がROLバリアの構成成分として機能するかどうかを明らかにするとともに、湛水土壌で蓄積する有機酸や二価鉄などがその形成誘導物質として作用するかどうかを検証する。
令和2年度は、drp7変異体とその野生型品種「金南風」を播種し、水耕栽培によって嫌気処理をした。円筒型酸素電極計を用いて、根からの酸素漏出を計測したところ、drp7変異体の根の基部でROLバリア形成能が弱いことが確認できた。さらに、drp7変異体と金南風の根のワックス成分やスベリン成分を分析することで、どの物質がROLバリアの構成成分として関与するのかを調査するために、根の基部の断片を酵素処理し、分析用のサンプル調製を行っている。令和3年度にこれらのサンプルのワックスおよびスベリンの成分分析をする予定である。
また、非破壊的な条件での、ROLバリアの形成誘導のタイミングを明らかにするために、DRP7遺伝子のプロモーターにレポーター遺伝子GFPをつないだ形質転換用プラスミドを作製中である。プラスミドが完成したら、アグロバクテリウム法によって、イネ品種「金南風」に遺伝子導入して形質転換体を作出する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度は、研究計画通りに、drp7変異体と野生型「金南風」の根を用いて、円筒型酸素電極計によるROLの測定ができ、drp7変異体においてROLバリア形成能が弱いことが確認できた。さらにワックスとスベリンの成分分析のためのサンプル調製が予定通り進捗している。DRP7遺伝子のプロモーターにレポーター遺伝子GFPをつないだ形質転換用プラスミドの作製については、形質転換するまでには至っていないが、概ね研究計画通りに進捗していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は、ワックス成分がROLバリアの構成成分として機能するかどうかを明らかにするために、野生型「金南風」とdrp7変異体の根のエンザイム処理したあと、外層組織を単離して、ガスクロマトグラフィー・マススペクトロメトリィーを用いて、それら試料のワックス成分およびスベリン成分を分析し、比較する。
また現在構築中の形質転換用プラスミドを、アグロバクテリウム法によってイネ品種「金南風」に遺伝子導入して、トランスジーンが導入されたカルスを選抜し、再分化させ、形質転換体（T0）を得る。それらのT0世代の形質転換体を水耕栽培して、ROLバリアが形成される条件（嫌気条件）にして、根において、GFP由来の蛍光が検出できるかどうかを確認する。期待通りにGFP由来の蛍光が検出された系統を、閉鎖系温室内でポット栽培して、T1世代の種子を得る。T1世代の形質転換体を材料に用いて、水耕栽培による嫌気処理をし、経時的に酸化還元電位や溶存酸素濃度を計測し、水耕液中の有機酸や二価鉄などの濃度を測定する。さらに、GFPの蛍光を指標にしてDRP7プロモーター::GFP遺伝子がどのタイミングで発現誘導されるかをモニタリングすることによって、ROLバリアの形成誘導が開始される条件を明らかにする。
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Research Products
(1 results)
