2022 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive study on radiocesium absorption by soybean
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21H02325
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Fukushima University |
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Principal Investigator |
二瓶 直登 福島大学, 食農学類, 教授 (50504065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 秀和 福島大学, 食農学類, 教授 (00325937)
市橋 泰範 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (20723810)
濱本 昌一郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30581946)
辰野 宇大 福島大学, 環境放射能研究所, 研究員 (40898003)
小林 奈通子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60708345)
岡野 夕香里 福島大学, 食農学類, 准教授 (90734872)
小澤 仁嗣 福島大学, 食農学類附属発酵醸造研究所, 特任助教 (60915685)
中田 隆 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 研究員 (90882548)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ダイズ / 放射性セシウム / 東京電力福島第一原子力発電所事故 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（ア）福島県内で日本、世界のコアコレクション、および福島大学が独自に集めた品種系統について2年目の栽培を行い、開花期に葉、成熟期に子実の133Cs濃度を測定した。葉、子実、および葉/子実比の133Cs濃度比を用いてゲノムワイド関連解析（GWAS）を行い、吸収や転流に関与する候補遺伝子の同定を試みた。
（イ）生育時のK+濃度がダイズのCs+吸収に与える影響を検討するため、異なるK濃度で水耕栽培した。低K で栽培したダイズは高K で栽培したダイズより、栽培期間中の地上部、地下部のCs濃度が高く経過し、子実のCs濃度は高K で栽培した子実より約8倍高いことを明らかにした。
（ウ）生育期間中にサンプリングした根のRNA-Seq解析を行い、約40000の遺伝子が検出された。低 K で栽培したダイズの遺伝子発現量が高Kで栽培したダイズの発現量が2倍以上で、かつP値が0.05以下であるものが、移植後（DAP）14日目で789個、DAP27日目で681個、DAP36日目で685個、DAP47で628個であった。K輸送に関わる70個の遺伝子のうち、低K濃度で発現が増えた（FCが2倍以上でP値が0.05以下）遺伝子は4つあり、SKOR(Stelar K+ Outward Recitifying Channel)やHKT(High affinity K+ transporter) 、HAK（High affinity K trasporter）のホモログが含まれていた。SKORは、Csを含むアルカリ金属について根から地上部への輸送に関与している報告（Johansson et al. 2006）があるため、転流に関与する可能性がある。シロイヌナズナではAtHAK5がCs+輸送活性を持つことが証明されている（Qi et al.2008）ため、Cs吸収に関与する候補遺伝子とした。
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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
福島県内でダイズのコアコレクション（337品種）の2年目の栽培を行い、開花期の葉、子実の133Cs濃度を測定しゲノムワイド関連解析により、p値が高い(7.5以上)ローカスがいくつか検出している。
さらに、異なるK濃度環境で栽培したダイズのRNA-Seq解析より、低K濃度ではHAK5のホモログ遺伝子の増加が確認されるなど、ダイズのCs吸収に関与する遺伝子の絞り込みは進んでいる。
以上より、Cs吸収に関する遺伝的、栽培環境的主要な因子を特定し、安全なダイズ栽培に基づく農業復興に寄与するために当初予定していた計画は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
日本、世界のコアコレクション、および福島大学が独自に集めた品種系統を含めた品種系統を用いた2年分の栽培結果を元に、葉の133Cs濃度、子実の133Cs濃度、および葉/子実比の比を用いてゲノムワイド関連解析（GWAS）により、吸収および転流に関する候補遺伝子の同定を試みる。また、葉、子実の他元素も測定し、Csと関連する元素のネットワーク解析を行う。
HAK5のアミノ酸配列をターゲットとしたノックダウン個体(KD)を用いて、低K濃度環境でのCs 吸収量を検討する。
HAK5のホモログ遺伝子が発現するK濃度も検討する。
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