2022 Fiscal Year Research-status Report
イネを用いた作物の低シュウ酸化技術開発のための基盤研究
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22K05435
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
宮城 敦子 山形大学, 農学部, 准教授 (00645971)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | シュウ酸 / イネ / CE-MS / 世界のイネ・コアコレクション / 日本のイネ・コアコレクション / GWAS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は作物におけるシュウ酸の低減のため、モデル植物であるイネの葉を用いてシュウ酸蓄積機構の解明を目指すものである。
これまでに、研究代表者は世界のイネ・コアコレクション（WRC）および日本のイネ・コアコレクション（JRC）（いずれも農研機構農業生物資源ジーンバンクより分譲）を用いた解析により、イネの品種間で葉のシュウ酸含有量に20倍以上の開きがあること、ジャポニカ型品種の葉がインディカ型およびアウス型品種に比べてシュウ酸を多く蓄積する傾向があることを見出した。
WRCおよびJRCともに全ゲノム配列が解読されていることから、シュウ酸含有量に影響を及ぼす遺伝子座を特定するため、昨年度はシュウ酸含有量の品種間差を利用してゲノムワイド関連解析(GWAS)を行った。当初、これまでに研究代表者が阻害剤実験や正逆染色体部分置換系統の解析などで見出した4つの候補遺伝子などががGWASでも検出されるのではないかと予測していた。しかしながら、シュウ酸含有量に影響を及ぼすような有意な遺伝子（座）は見出されなかった。おそらく、さまざまな遺伝的要因がシュウ酸蓄積に関与しているためと考えられる。
一方、シュウ酸の周辺代謝物についてもCE-MSを用いて定量を行い、シュウ酸含有量との相関解析を行った。その結果、シュウ酸とクエン酸との間に強い正の相関がみられ、シュウ酸合成経路の上流であるクエン酸の含有量がシュウ酸含有量に影響する可能性が考えられた。同じくシュウ酸合成経路の上流であるアスコルビン酸はシュウ酸と弱い負の相関を示した。以上より、GWASによりシュウ酸含有量の品種間差に影響を及ぼす遺伝子（座）は特定できなかったものの、アスコルビン酸よりもクエン酸を上流とするイソクエン酸経路がシュウ酸ん含有量に影響を及ぼす可能性が示唆された。
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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
日本のイネ・コアコレクションにおけるシュウ酸含有量の解析をおこない、世界のイネ・コアコレクションの結果と併せてGWASを行うことにより、葉のシュウ酸含有量の品種間差に影響をおよぼす遺伝子（座）の特定には至らなかったものの、課題２の「品種間差を利用したGWASに基づく新規候補遺伝子の探索と機能解析」を遂行、完了することができたため。
また、CE-MSを用いたシュウ酸の周辺代謝物の測定および相関解析の結果から、アスコルビン酸を上流とするアスコルビン酸回路よりもクエン酸を上流としたイソクエン酸経路がシュウ酸含有量の品種間差に寄与している可能性を示すという成果を得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに研究代表者が見出した4つの候補遺伝子についての解析を進め、それぞれの遺伝子がシュウ酸蓄積に及ぼす影響を明らかにする。また、葉におけるシュウ酸含有量の多いコシヒカリと少ないタカナリとの正逆染色体部分置換系統のメタボローム解析を行うことにより、シュウ酸含有量の変動と相関する代謝物を見出し、シュウ酸蓄積に影響を及ぼす代謝経路の特定を目指す。
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| Causes of Carryover |
予算申請時よりも消耗品の価格が大幅に値上がりしたことにより、本来購入すべきCE-MS消耗品の購入できなかったため。それにより生じた次年度使用額は次年度交付額と合算のうえCE-MS消耗品の購入に使用予定である。
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[Journal Article] Loss of peroxisomal NAD kinase 3 (NADK3) affects photorespiration metabolism in Arabidopsis2023
Author(s)
Shota Suzuki, Daimu Tanaka, Atsuko Miyagi, Kentaro Takahara, Masaru Kono, Chaomurilege, Ko Noguchi, Toshiki Ishikawa, Minoru Nagano, Masatoshi Yamaguchi, Maki Kawai-Yamada
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Journal Title
Journal of Plant Physiology
Volume: 283
Pages: 153950
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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