2020 Fiscal Year Annual Research Report
プラスチド型熱ストレスタンパク質に着目したイネ白未熟粒の発生機構と適応技術
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20H02967
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 朋之 (勝部朋之) 京都大学, 農学研究科, 准教授 (50224473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
氏家 和広 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (60465276)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | イネ / 白未熟粒 / 突然変異体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネ登熟期の高温により、白未熟粒が発生し問題となっている。本研究では、高温条件下でのみ白未熟粒を多発するユニークな突然変異体「13-45」を利用して、(1)白未熟粒発生に及ぼす主たる環境・生理的要因を特定し、高温ストレス応答機構の解明を目指す。また、(2) 「13-45」の原因遺伝子であるcpHsp70-2の自然変異を探索して、高温耐性品種育成の可能性を探る。さらに、(3) Hsp70など熱ストレスタンパク質に一般に認められるプライミング効果が白未熟粒発生に及ぼす影響を調べることで、栽培技術改善の可能性を探ることを目的とした。
2020年度は、「13-45」の子実より各種溶媒でタンパク質を抽出分画し、簡易な操作により、不溶性画分からcpHsp70-2を比較的高純度に調製できることを明らかにした。2021年度は、そのN末端アミノ酸配列を調べることで、細胞内蓄積部位を推定する予定である。一方、典型的な夏の京都の温度変化を再現した人工気象器を用いて、登熟期の任意の2日間のみ高温処理することで、「13-45」において最も高温感受性が高い時期を特定した。次年度は、その感受性期前にマイルドな高温ストレスを与えることで、感受性期の高温ストレスの影響が緩和されるかどうかを調べる予定である。
さらに「13-45」とその親品種「日本晴」を、京都大学（京都市）の２環境条件と島根大学（松江市）の慣行条件で栽培し、栽培環境の違いが白未熟粒割合に及ぼす影響を比べた。京都では、6月下旬の短日処理により出穂を促進させた条件で、梅雨明けが遅れたために白未熟粒が増加しなかった。その一方、慣行条件では白未熟粒が多く発生した。松江では、白死米が多発し整粒数が減少した。現在、温度条件など両環境の差異を検証している。
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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
2020年度は、「13-45」の子実より各種溶媒でタンパク質を抽出分画し、簡易な操作により、不溶性画分からcpHsp70-2を比較的高純度に調製できることを明らかにできたことから、2021年度に予定するN末端アミノ酸配列分析と細胞内蓄積部位の解析につなげることができた。また、人工気象器を用いた登熟期の任意の2日間の高温処理により、「13-45」において最も高温感受性が高い時期を特定できたことから、2021年度に実施予定のプライミング効果の検証のための実験系を確立できた。さらに「13-45」とその親品種「日本晴」を京都大学（京都市）と島根大学（松江市）で栽培した実験から、栽培環境の違いが白未熟粒割合に及ぼす影響を明らかにすることができ、温度条件など両環境の差異が白未熟粒発生割合に及ぼす影響を解析するための基礎データを得ることができた。以上より、細胞、個体、群落レベルで白未熟粒研究を進めることができ、2021年度の研究計画につなげることができたと考えられるから。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、「13-45」子実の不溶性画分からcpHsp70-2を比較的高純度に調製できることを明らかにした。2021年度は、他の画分からの精製も試み、それらのN末端アミノ酸配列を調べることで、細胞内蓄積部位を推定する予定である。一方、典型的な夏の京都の温度変化を再現した人工気象器を用いて、登熟期の任意の2日間のみ高温処理することで、「13-45」において最も高温感受性が高い時期を特定できた。2021年度は、その再現性確認をする一方で、感受性期前にマイルドな高温ストレスを与えることで、感受性期の高温ストレスの影響が緩和されるかどうかを調べる予定である。
さらに「13-45」とその親品種「日本晴」を、京都大学（京都市）と島根大学（松江市）で栽培し、栽培環境の違いが白未熟粒割合に及ぼす影響を比べる。2020年度は、京都の２環境条件と松江の慣行栽培条件では白未熟粒や白死米の発生割合が変化したことから、2021年度も同様に栽培し分析を進めることで、年次反復データを得る予定である。
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