2021 Fiscal Year Research-status Report
ムギ類に特異的な澱粉粒が形成される機構とその変異の利用
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20K05970
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
松島 良 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80403476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久野 裕 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (70415454)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | オオムギ / 澱粉 / 胚乳 / 種子 / 育種 / アミロペクチン / 突然変異体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネ科植物の胚乳における澱粉粒は、複粒型澱粉粒と単粒型澱粉粒に大別される。複粒型澱粉粒は複数の小さい澱粉粒子が集合して形成されるのに対して、単粒型澱粉粒は１つの澱粉粒子から形成される。重要作物であるオオムギやコムギの胚乳の澱粉粒は、大きさが大小の二極性を示す単粒型であることから、二極性単粒型澱粉粒と呼ばれている。本研究では、オオムギを研究材料に用いて、不明な点が多い二極性単粒型澱粉粒の形成機構について新しい知見を得る事と、新しい澱粉特性を持つオオムギ系統の作出という２つの目的で研究を進めている。昨年度までの研究では、澱粉粒簡便観察法を用いて遺伝学的なスクリーニングを行い、二極性単粒型澱粉粒の形や大きさに異常を示すオオムギ突然変異体の単離と解析を行なってきた。本年度は、得られた変異体の中で、複粒型澱粉粒を発達させる変異体３系統に注目して解析を進めた。この３系統では同じ遺伝子に塩基置換が起こっていることを明らかにし、原因遺伝子がコードするタンパク質に対する抗体を作成した。western blotの結果、上記の３系統の変異体では、このタンパク質が種子に蓄積していないことが分かった。さらに、この３系統とは異なる表現型を示す突然変異体と交配し、多重変異体を作出した。その結果、複粒型澱粉粒を発達させる変異を亢進する変異や抑圧する変異を見出すことができた。本年度には澱粉科学の分野ではもっとも権威がある国際学会で招待講演を行った。また、得られた系統の一部で、国際特許出願を行った。オオムギは、醸造用、飲料用、食用、飼料用に利用される多用途作物であり、すべての用途において澱粉特性、種子特性は重要形質である。作出したオオムギ系統の社会実装を目指して、オオムギ関連企業に対して説明会も行なった。
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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
本研究では、澱粉粒の形に注目してスクリーングを行い、新しい澱粉特性を示すオオムギ突然変異体を単離、解析を行い、澱粉粒の形成機構に関する新知見を得ることを目的としている。現在までに、澱粉粒の形状に異常を示す突然変異体を複数系統単離することに成功している。本年度は、種子における代謝産物を網羅的に調べるためのGC-MS解析を立ち上げることができている。この解析により、得られた多重変異体の中には、種子において野生型やシングル変異体よりも単糖類ならびに二糖類が高蓄積している系統がある事を明らかにしている。また、オオムギの室内世代促進栽培法の最適化を行なっており、かなり短期間で世代促進が可能になりつつある。多重変異体の作成が今後効率的に行えることが期待できる状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
立ち上げた解析系、栽培系を利用して突然変異体の評価を進め、順次学術論文に発表していくことを優先的に進める。また、新しい変異体に関しては、特許出願を行う予定である。オオムギは秋に播種し、春に収穫する作物であるが、本研究で行う突然変異体のスクリーニングは、完熟種子を使って行うため、季節を問わず実施することができる。単離した変異体を室内栽培系で栽培すれば、季節問わずに次世代における遺伝性の確認や戻し交配ができる。そのため、変異体のスクリーニングは時間の許す限り行う方針である。
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| Causes of Carryover |
複数の学会、研究会への参加、共同研究打ち合わせ等を計画していたが、全てオンラインで代替したため、旅費の一部が残額となった。また、次年度の最初に導入したい設備品が生じたため、予算の一部を次年度に繰り越して使用する予定である。
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