2012 Fiscal Year Annual Research Report
リアルタイムin situ細胞計測による水稲胚乳の高温ストレス応答機構の解明
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24380013
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
和田 博史 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター・水田作・園芸研究領域, 主任研究員 (40533146)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 敏 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター・水田作・園芸研究領域, 上席研究員 (40391453)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 作物学 / 環境ストレス / 細胞生理計測 / 澱粉代謝 |
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| Research Abstract |
人工気象室環境下において水稲に高温乾燥風によるストレスを1～3日に渡って付与したところ,胚乳細胞では乳白粒,基部未熟粒を中心とした白未熟粒の発生が有意に助長され,48時間以上では転流阻害による登熟歩合および粒重低下が認められた.白未熟発生予測器の画像解析および顕微鏡観察から24時間の乾燥風処理条件下で澱粉集積阻害が起き始めていることが示唆されたことから,白濁に至る代謝変化は24時間の浸透調節下で既に始まっていたと考えられた.また,セルプレッシャープローブ法を用いて表皮から約400-800ミクロンの(将来白濁化する)胚乳の細胞膨圧を計測したところ,24時間の乾燥風条件下の胚乳細胞では溶質の集積により,細胞膨圧が維持され,浸透調節することで細胞拡大の維持に貢献していた.浸透調節に関与する一要因としての澱粉分解の関与について明らかにすべく,高温乾燥風処理前日と高温乾燥風処理直前の2回,時期をずらして止葉に炭素安定同位体をフィーディングし,玄米由来の澱粉画分から加水分解により得られたブドウ糖の同位体比の解析を行った結果,アミロプラスト中では澱粉分解が起こっている可能性が示唆された.また,ストレス期間中の光合成速度は約6割に低下したものの,同位体分配率のデータから,ストレス処理前に同化された葉鞘・桿内の貯蔵炭水化物からの穂への転流促進により,穂および玄米では13C分配率に有意な上昇が認められた.購入したリアルタイムPCRシステムを用いて玄米を対象とする炭水化物代謝に関与する遺伝子発現解析からも浸透調節下での糖集積の促進と澱粉加水分解を支持する結果が得られている.また,細胞膨圧を計測した胚乳細胞層と同じ領域から採取した細胞液を対象に定量的PCR解析も同時に進めており,一定の成果が得られ始めている.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画した一連の実験が前倒しで進んでいるとともに,セルプレッシャープローブとの組み合わせにより,成長中の玄米において胚乳組織の内側の胚乳細胞溶液をインタクトの状態で採取し,これを対象にした組織局所的な細胞レベルの遺伝子発現解析が実行可能であることを示唆するデータが得られた.
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞レベルの遺伝子発現解析手法を確立させることで,組織・器官レベルでは捉える事の出来なかった水稲の高温登熟障害のメカニズムを細胞レベルで明らかにする.
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
短期の高温乾燥風に対する応答とともに,短期の高温ストレス応答についても検討する.また,胚乳の細胞レベルの遺伝子発現解析について手法を確立する.なお,次年度使用額230,991円は,研究費を効率的に使用して発生した残額であり,次年度に請求する研究費と併せて研究計画遂行のために使用する.
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Research Products
(1 results)
