高温前処理によるイネメソコチル伸長の制御メカニズムの解明と栽培への応用

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05539
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 東 哲司 神戸大学, 農学研究科, 教授 (30231913)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹山 大輔 神戸大学, 農学研究科, 助教 (20554249) ; 平野 達也 名城大学, 農学部, 教授 (30319313)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: メソコチル伸長

Outline of Annual Research Achievements

高温前処理によるメソコチル伸長誘導とジベレリン (GA) の関連について調査を行った。高温前処理によるメソコチル伸長誘導が見られない矮性品種 (短銀坊主) にGAを投与してもメソコチル伸長は見られないが，高温前処理後にGAを投与するとメソコチル伸長誘導がみられたことから，高温前処理によるメソコチル伸長誘導には一定量のGAが不可欠であると推察した。しかし，非矮性品種にGA生合成阻害剤パクロプトラゾールを処理することで，高温前処理しなかった植物体ではメソコチル伸長が有意に抑制されたのに対して，高温前処理を行った植物体ではメソコチル伸長の抑制はわずかであった。GA関連遺伝子の発現解析したところ，SD1，OsGA3ox2，OsGA2ox3 のGA生合成遺伝子は高温前処理により発現が増大し，GA不活性化関連遺伝子の中には高温前処理区で発現量が低下するものがあった。これらの結果より，高温前処理によるメソコチル伸長誘導には一定量のGAが不可欠であるが，GAの関与のみでは説明できず他の因子が関与する可能性が考えられた。
そこでエチレンとジャスモン酸の関与について調べた。エチレン反応阻害剤で処理することにより，高温前処理によるメソコチル伸長誘導効果の減少が見られた。また，ジャスモン酸生合成関連遺伝子の GAOGAO1 の発現は，日本型品種のメソコチルが短い品種で高発現していたが，高温前処理により発現が低下することがわかった。
高温前処理の実用性について調査した。高温前処理した種子を30℃と4℃で保存したところ少なくとも4ヶ月間はメソコチルの伸長誘導効果は持続し，保存温度による違いは見られなかった。高温前処理は畑状態での深播きに有効であることは以前に示したが，湛水直播においても品種によっては有効であることがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の実験計画では，1）高温前処理により誘導されるシグナルとその伝達経路の同定，2) α-アミラーゼによる可溶性糖供給の関与の研究，3）エクスパンシンに関する研究，4) 高温前処理の実用化への研究の4つの実験を計画した。現段階で，1）と4）の研究の大半を終え，3）に関しては生理学的研究によりエクスパンシン関与を明らかにし，関与するエクスパンシンの種類を特定している段階である。以上のことから，概ね順調に進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

節間形成導遺伝子ACE-LIKE1 (ACL1) とACL1の働きを抑制する遺伝子DECELERATOR OF INTERNODE ELONGATION1 (DEC1) が高温前処理により誘導されるメソコチル伸長に関与しているかどうを調査する。また，アミラーゼ遺伝子の発現と酵素活性を調査することで，糖供給の関与も調査する。

Causes of Carryover

エクスパンシン遺伝子の発現解析を次年度に変更したために次年度使用額が生じた。