Understanding the molecular mechanism to sense environmental triggers to acclimate to waterlogging in rice

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K05587
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: Shiono Katsuhiro 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (20610695)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 酸素 / センシング / 湿害 / 洪水 / 根

Outline of Final Research Achievements

In Japan, many upland crops are grown in paddy-converted fields. Therefore, improving the waterlogging tolerance in field crops is necessary. Although a barrier to radial oxygen loss (ROL) is essential for waterlogging tolerance, the regulatory mechanisms involved in its sensing induction remain unclear. In this study, we identified low nitrate conditions under waterlogged soil as an environmental cue to induce the formation of an ROL barrier in rice. We clarified the mechanism of barrier induction through ABA signaling in rice.

Free Research Field

植物分子遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、湛水初期に起きる土壌中の硝酸濃度の低下が、イネにおける酸素漏出バリア形成を誘導する環境因子（物質）であることを特定した。さらに、その誘導には、植物ホルモンであるアブシシン酸（ABA）が関与していることを明らかにした。これにより、湿生植物のモデル植物であるイネにおけるバリア形成の分子メカニズムを解明できた。
本成果は、気候変動に伴って頻発する大雨により国内外で深刻化している畑作物の湿害問題に対し、畑作物の耐湿性向上を目指した新たな育種戦略や農業技術の開発に資する基盤的知見を提供するものである。