Physiological mechanism of submergence tolerance under turbid-water in rice (Oryza sativa L.) -Focused on the photosynthetic activity in leaves

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26850007
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 曽根 千晴 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (30710305)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: イネ / 冠水 / クロロフィル蛍光 / 光合成 / Fv/Fm / 濁水

Outline of Annual Research Achievements

河川の氾濫等によって起こるイネへの冠水の影響は、冠水した水の条件によって異なる。濁りの少ない水（清水）で冠水した時と比較して濁水冠水では退水後の回復が低下することが報告されている。しかし、これまでのイネの冠水抵抗性試験は清水を使って行われることが多かった。本研究では、①より現場の状況に近い濁水冠水条件下の生理反応、②クロロフィル蛍光（最大量子収率（Fv/Fm））を用いた水中の葉の光合成活性によるイネ品種の冠水抵抗性評価の活用、③冠水ストレス抵抗性が異なるイネ品種の比較、を目的に研究を行った。
アクリル水槽を用い、培養土を溶かした濁水冠水区、水道水を用いた清水冠水区および清水冠水区を遮光シートで覆った遮光冠水区、無冠水の対照区を設けた。アジアイネ55品種を供試した結果、対照区に対する退水20日後の相対茎葉部乾物重は、品種間および冠水条件間で有意な差があった。退水20日後の相対茎葉部乾物重は、濁水冠水区が最も低く、品種と冠水条件間で有意な相互作用が認められた。冠水中の生育が特徴的だった3品種を選抜し、Fv/Fmを冠水中の葉で測定した。冠水中に葉のFv/Fmの低下が遅く，冠水14日目のSPAD値が高かった品種は、退水20日後の相対茎葉部乾物重が大きかった。PCR解析の結果、上記の品種では冠水抵抗性のSub1A遺伝子の存在が確認できた。Sub1A遺伝子を持つ品種（冠水抵抗性品種）は、Sub1A遺伝子を持たない品種（感受性品種）に比べ清水冠水区および遮光冠水区では水中で葉のFv/Fmを高く維持していた。一方、濁水冠水区では、冠水10日後以降に冠水抵抗性品種のFv/Fmが低下し、退水20日後の相対茎葉部乾物重は感受性品種と変わらなかった。これらより、清水冠水と比べ、濁水中でイネは遮光以外の影響も強く受け、品種の冠水抵抗性が低下すると考えられた。