2022 Fiscal Year Research-status Report
Stress memoryを活用した，耐乾性を向上させる栽培および育種技術の開発
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20K05999
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
辻 渉 鳥取大学, 農学部, 准教授 (60423258)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Stress memory / Drought hardening / Transgenerational memory / 乾燥ストレス / 食用作物 / 適正栽培技術 / ストレス耐性種子 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物が有するエピジェネティックなStress memoryを，環境ストレス下における作物生産に応用することを目的に，Transgenerational stress memory（TSM，親世代に与えたストレスのメモリが次世代に伝わり，ストレス耐性が強化される現象）に関する研究を進めている．3年目となる本年度はソルガムを供試材料に， TSMの効果の検証とその作用機構の解明に取り組んだ．
ポット栽培した親世代のソルガムに対し，開花期から登熟まで異なる強度の乾燥ストレスを与え，これらから得た子世代の種子を栽培し，さらに同じストレス処理を与えて，孫世代の種子を採取した．これらの子・孫世代の種子を育苗して乾燥ストレスを与えたところ，親・子世代で一切ストレスを与えなかった対照個体に比べて，いずれの世代も光合成速度やそれに関連する気孔コンダクタンスやクロロフィル蛍光関連のパラメータが高いことが明らかになり，これは葉の相対含水率が高いことに起因していた．また葉におけるイオン漏出が抑制されており，これらには抗酸化物質や適合溶質の増加が関与していた．これらの結果より，2年目で検証したトウモロコシに続き，ソルガムにおいてもTSMが存在することが実証された．
一方，ポット栽培した親世代のソルガムに対し，開花期以降に異なる強度の塩ストレスを与えて収穫した種子を育苗し，それに乾燥ストレスを与えた．一方，乾燥ストレスを与えて収穫した種子を育苗し，それに塩ストレスを与え，これらより世代間のクロスストレス耐性を評価した．その結果，乾燥ストレス下では親世代における塩ストレス種子のほうが，塩ストレス下では乾燥ストレス種子のほうがTSMの効果が高く，いずれも葉面積が増加する傾向が認められた．またイオン漏出の抑制も確認され，これには抗酸化物質の増加が関与しており，これらが高い光合成能に貢献すると推察された．
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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
Transgenerational Stress Memory（TSM）は，害虫などの食害等の生物的ストレスを含めても植物では既報がほとんどなく，かなり挑戦的な課題であったが，2年目に他殖性のトウモロコシにおいて，3年目で自殖性のソルガムにおいて，仮説通りの結果，すなわち親世代において乾燥ストレスを与えるとその後代の個体の耐乾性が向上することが明らかになり，食用作物におけるTSMを実証することができた．さらにソルガムでは，TSMによって世代間におけるクロスストレス耐性が高まることも明らかになった．これらより，おおむね順調に研究が進んでいると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
Transgenerational drought memory（TDM）に関しては，2年目にソルガムの子世代に乾燥ストレスを与えた孫世代が採種できたため，前倒しして3年目において，親世代や子世代で獲得したStress memoryが孫世代に遺伝するかについて検証することができた．しかしながら，DNAメチル化もしくはヒストン修飾などの解析に着手できなかったため，研究期間を1年延長して実施する．
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| Causes of Carryover |
当該年度の予算は，コロナ禍が明けて学会が対面開催に戻ったため，その参加に要する旅費として支出した．また，ソルガムの栽培実験を行うための人工気象室の利用者負担金，葉における代謝物質を網羅的に解析するためのLC/MS/MS解析に関する経費として主に支出した．しかし，当初予定をしていたDNAメチル化やヒストン修飾等の解析が実施できなかったため，次年度に繰り越して有効活用することが妥当と判断した．繰り越した残額はこれらの解析に対して執行する予定である．
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