次世代型セルプレッシャープローブによる地球温暖化に伴う水稲登熟障害の機構解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21380017
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 和田 博史 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター・暖地温暖化研究チーム, 任期付研究員 (40533146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 敏 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター・暖地温暖化研究チーム, 上席研究員 (40391453)
• Keywords: 作物学 / 環境ストレス / 細胞生理 / 糖代謝

Research Abstract

近年,西日本を中心とした地球温暖化に伴う夏季の高温と低日照を始めとする異常気象により水稲の登熟障害が発生し,玄米品質が悪化していることから,それらの複合ストレスに対する登熟障害のメカニズムの解明が求められている.メカニズム解明のためにはストレス下で生長する胚乳細胞の非破壊水分状態計測が有効な方法と考えられる.そこで,既存のセルプレッシャープローブにピエゾマニュピレータを搭載し,鉛直方向に長作動距離のデジタルマイクロスコープを用い,胚乳組織内の深度測定の自動制御を行うことで細胞計測の省力化を図った.このセルプレッシャープローブシステムを用いてストレス条件下の胚乳細胞の水分状態を計測するとともに,光合成計測・安定同位体解析を組み合わせて行った.また,ポンプアッププレッシャーチャンバーと等圧式サイクロメーター法による解析を並行して行うことで,登熟中期の穂の水ポテンシャルと種子の水ポテンシャルの間に高い相関関係が認められたことから,胚乳の膨圧変化をとらえることで,胚乳の浸透ポテンシャルを求めることができた.その結果,乾燥風による水ストレス条件下で透圧調節機能を介した新たな乳白粒発生メカニズムが見出された.また,出穂後からの長期の高温処理においても組織水分状態計測から日中の水分状態低下により品質低下を誘導した可能性が示唆された.乾燥風処理実験においては上述の生理実験と質量分析を組み合わせ,安定同位体トレーサーによるアイソトープ比を解析することで,浸透調節時に胚乳に取り込まれた糖が澱粉合成に使われず,細胞内で浸透調節に貢献した可能性が示唆されており,引き続き細胞・分子レベルで胚乳の生理代謝を解析する計画である.一方,自動化法を取り入れたセルプレッシャープローブの改良についても海外共同研究機関と協力して研究を進展させ,今年度,高等植物細胞を対象とした実証試験を終えた

Research Products

• [Presentation] Increased ring-shaped chalkiness and turgor maintenance in rice grains grown under Typhoon/ Foehn-induced dry wind condition. (2010)
  • Author(s): Wada H, Nonami H, Yabuoshi Y, Maruyama A, Tanaka A, Wakiyama A, Sumi T, Morita S.
  • Organizer: ASA, CSSA, and SSSA Annual Meetings
  • Place of Presentation: Long Beach, CA, USA
  • Year and Date: 2010-11-02