2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the mechanism of high-temperature ripening tolerance for the establishment of early selection method for high-temperature adapted rice varieties
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21K05543
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
豊福 恭子 秋田県立大学, 生物資源科学部, 研究員 (80755033)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高温登熟耐性 / 高尾登熟障害 / イネ / 早期選抜法 / 幼植物体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネは世界の主要な食糧源であり最も重要な穀物の一つである．したがって地球温暖化によるイネの高温登熟障害が世界の食糧生産に及ぼす影響は非常に大きい．本研究は現存するイネ高温登熟耐性品種の高温適応に寄与するメカニズムを明らかにし，高温下でも良好に生育しかつ玄米品質の高い「高温適応新品種」を幼植物体の段階で早期に選抜するための選抜項目を見出すことを目的とする．
高温登熟耐性３品種（ふさおとめ ，笑みの絆，にこまる），感受性３品種（初星，駒の舞，ササニシキ）の計６品種について，高温に対する初期生育の差を検証するため生育評価を行った．申請者のこれまでの研究で明らかになっているのと同様に，今回用いた品種においても感受性品種で過剰生育が確認された．根系諸形質の解析については現在進行中である．高温下で感受性品種が示す過剰生育が，発芽種子内および幼植物体中のa-アミラーゼ 活性促進によるデンプン分解促進，つまり過剰エネルギー供給によるものなのかを調査するために，上記６品種について催芽処理後２，７，14日間水耕栽培を行い，常温区（昼25℃/夜20℃），高温区（昼35℃/夜30℃）それぞれについてイネ植物体のサンプリングを行った．現在遺伝子発現解析のためのRNA抽出を行っている．
また，登熟期の高温登熟障害程度を出穂期に予測することを目指し，出穂期の近接リモートセンシングによって登熟期の整粒率や未熟粒率が推定できるかを検討した．高温登熟性程度の異なる「あきたこまち」と「ふさおとめ」の２品種をポット栽培し，出穂期以降高温処理区を設けた．その結果，５波長の分光反射率を用いることで，重回帰分析により収穫時の未熟粒率の実測値と予測値の間に有意な相関が得られた．この分析法により収穫時の高温登熟障害程度の予測が可能であることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高温登熟耐性・感受性計６品種のイネについての生育評価，および酵素活性，遺伝子発現解析用のイネの栽培についてはインキュベーター内での栽培を行っている．反復データを取るためおよび分析予定の酵素や遺伝子数を考慮して複数回栽培を繰り返す必要があり予定より時間がかかっている．
また，高温登熟耐性品種の高温に対する生理的特徴を精査するために，高温下の登熟期における同化産物の分配の特徴を明らかにする目的で安定同位体の13C暴露実験による炭素のトレーサー実験を実施した．方法としては，ポットに定植したイネをハウス外（常温区）とハウス内（高温区）で栽培し，出穂盛期にはそれぞれに簡易ミニビニルハウスを設置した中で13C暴露を行った．しかし処理後，高温区のイネは枯死し常温区でも明らかに植物体にダメージが見られ，実験手法の改善が必要であることがわかった．結局この実験は途中で中止した．次年度は手法についていくつか再検討を行い，特に暴露時間を短くすることで高温による植物体へのダメージを減少させるよう改善する．
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| Strategy for Future Research Activity |
高温登熟耐性の異なる６品種について高温に対する生育評価および作物生理学的諸形質の特徴の把握をすすめる．特に根系諸形質の分析および水分生理等を明らかにし，高温登熟耐性品種の高温下での根系の発達と蒸散の激しい高温下における吸水の維持についてその関連を考察する．
上記６品種について催芽処理後２，７，14日間水耕栽培を行い，常温区（昼25℃/夜20℃），高温区（昼35℃/夜30℃）それぞれについてイネ植物体のサンプリングを行っている．a-アミラーゼ 酵素活性および遺伝子発現量の比較定量解析を行うため，各分析のための抽出をすすめる．感受性品種の高温下での過剰生育との関わりを明らかにする．
高温登熟耐性品種の高温に対する生理的特徴を精査するために，高温下の登熟期における同化産物の分配の特徴を明らかにする目的で安定同位体13Cを用いた暴露実験による炭素のトレーサー実験を実施する．実験手法を改善することで，白未熟粒発生（高温登熟障害）と高温下での炭素分配の作用機序に知見を加える．
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| Causes of Carryover |
高温登熟耐性の異なるイネ６品種について生育評価，および酵素活性，遺伝子発現解析用の栽培を繰り返しているが予定より時間がかかっており，各分析用の抽出も次年度に繰り越す．また，高温登熟耐性品種の高温下の登熟期における同化産物の分配の特徴を明らかにする目的で安定同位体の13C暴露実験による炭素のトレーサー実験を試みたが，想定していたより夏のハウス内外の気温が高く，実験途中で植物体が枯死してしまったためその実験は中止した．このような理由から次年度使用額が発生した．
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