2021 Fiscal Year Research-status Report

環境に適応した巧妙な栄養繁殖：ヤムイモの塊茎形成・肥大機構の統合的理解と応用

Research Project

Project/Area Number	21K05542
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	濱岡範光九州大学, 農学研究院, 助教 (40778669)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	石橋勇志九州大学, 農学研究院, 准教授 (50611571)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	ヤムイモ / ダイジョ / ムカゴ形成 / 塊茎肥大 / 早生性
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、地上（ムカゴ）と地下（新芋）に塊茎を形成し栄養繁殖するヤムイモのユニークな繁殖様式に着目し、これをダイジョ（Dioscorea alata L.）の生産性向上の鍵として栽培・育種に応用すべく、作物生理学的アプローチから塊茎形成・肥大機構の解明を図る。まず、ムカゴ形成を制御する物質を同定するため、ポット試験において、葉腋への候補物質の処理を行った。その結果、処理によってムカゴの形成が促進する物質Ａ、並びにムカゴ形成が促進する環境条件においてもムカゴの形成を抑制する物質Ｂをそれぞれ見出した。したがって、ダイジョのムカゴ形成には、根で感知した湛水ストレスに応答して葉腋部に蓄積する物質Aが関与することが示され、本現象は地下部－地上部の連絡を介して制御されると考えられた。一方、新芋肥大については、塊茎肥大の早期化（早生化）の実証に向けて、塊茎肥大を抑制する候補遺伝子に着目し、放射線照射による遺伝子欠損変異体群の作出を行った。これまでに、照射当代の集団を育成し、約700系統について種芋を得ることが出来た。次年度は、これら系統群を再度育成して、遺伝子型解析を進める予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初予定していた研究計画を実施することができ、初年度目標をおおむね満たす知見が得られた。実績概要で記した通り、ムカゴ形成を促進する主要因子を同定することができたため、今後は本知見に基づいた制御機構の解析を進めていく。新芋肥大の早期化に向けた突然変異系統の作出については、欠損体の選抜に向けた系統数をある程度確保できたことから、遺伝子型解析が可能となった。
Strategy for Future Research Activity	早生性の付与が収量性に及ぼす影響を明らかにするため、HRM解析による候補遺伝子欠損系統の選抜および塊茎形質の表現型解析を実施し、早生ダイジョ系統の作出を図る。また、新芋肥大機構の解明に向けて、遺伝子組換体を作出し、本候補遺伝子がコードするタンパク質の移動性を評価する。一方、ムカゴ形成の促進因子が同定できたため、これに関連する遺伝子群の発現解析を行い、その制御メカニズムを明らかにする。