Search for new genetic resources for direct seeding of rice and tolerance mechanisms of submergence and drought during the emergence stage

Research Project

Project/Area Number	18H02186
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 39020:Crop production science-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	加藤洋一郎東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50463881)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山根浩二近畿大学, 農学部, 准教授 (50580859) 石橋勇志九州大学, 農学研究院, 准教授 (50611571) 佐々木和浩国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 任期付研究員 (70513688)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000) Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2018: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords	イネ / 直播 / 出芽 / 発芽 / ストレス生理 / 直播栽培 / 環境ストレス / 熱帯アジア
Outline of Annual Research Achievements	水ストレス環境に適応した耐性イネ品種およびイネ栽培技術の開発のためには、干ばつ・洪水条件下の発芽・出芽に関する分子生理学・解剖学・遺伝学的機構の解明が重要である。フィールドでの乾燥条件におけるイネ出芽の品種間差異の確認を進めるとともに、室内実験（閉鎖系実験）の条件整理の検討を行った。また、フィールド実験では、イネの深播き耐性（乾燥土壌条件下の土中出芽性）に関する品種間差異の確認とこれに関与する生理形態形質の探索も進めた。一方、閉鎖系実験では、種子発芽に関するin vitro試験を展開し、ストレス下の発芽における遺伝子発現と細胞内部形態変化の詳細な動態を追跡するためのストレス処理方法を統一した。細胞内部形態変化の観察については、アリューロン細胞の三次元像の構築に向けて、電顕固定を行い、ウルトラミクロトームを用いて連続切片の作製を行った。アリューロン細胞の内側からデンプン粒が蓄積しており、その細胞に差し掛かると連続切片の作製が困難になる問題に直面している。今後、固定や樹脂包埋の手法を改善するなど、連続切片取得に向けた工夫を行う予定である。オルガネラの三次元像構築や接触面の定量法は、立体像構築のソフトウェアであるImageProを用いた方法を確立できた。そのため、アリューロン細胞の画像を取得次第、画像解析を実施する予定である。また、ストレス下の出芽に優れる品種・劣る品種を交配し、新規の遺伝解析集団作成も進めている。ストレス耐性品種×感受性品種のF2集団から戻し交配集団を準備していく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 干ばつ・洪水条件下の発芽・出芽に関する分子生理学・解剖学・遺伝学的機構の解明に関して、フィールド系と閉鎖系の研究者による意見交換と実験条件設計の調整は順調に進んでいる。各実験における供試品種の共有や交配集団の準備についても順調に進んでいる。ただし、現在認められているストレス下の出芽・発芽の遺伝的変異については、追試を繰り返し行って、再現性を確認していく必要がある。
Strategy for Future Research Activity	生理生態の解析とストレス耐性形質同定については、様々なレベルでの土壌乾燥条件下の多様なイネ品種の出芽を、フィールドおよびポットにて再度検証し、品種間差異に関して確証を得る。一方、新規の遺伝解析集団作成も進めており、ストレス耐性×感受性のF2集団から、戻し交配集団を準備する予定である。生理生態・分子生理・解剖学のそれぞれの分野から、イネ発芽・出芽に関する研究成果の取りまとめを進める予定である。