イネの超撥水性を発現する分子遺伝学的基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 16H04857
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 純一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30345186)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 撥水性 / イネ / 遺伝学 / 変異体 / 葉 / 遺伝子 / ワックス / 植物 / 発生・分化 / 表皮

研究成果の概要

イネの葉はハスと同等の極めて高い撥水性（超撥水性）を示す。この超撥水性の発現メカニズムを様々な観点から明らかにした。まず、イネの葉において葉身向軸側が最も撥水性が高いこと、撥水性は環境条件によって変化することなどを明らかにした。また、撥水性が低下した濡れ葉変異体を用いることによって、複数のワックス合成に関わる遺伝子がイネの撥水性に重要であることを明らかにした。また、様々な種類のイネの撥水性を調査することによって、多くのイネの栽培種は高い撥水性を示すことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超撥水性は植物の耐病性や光合成効率の上昇に寄与すると考えられる。本研究で得られた成果によって植物表面の撥水性を制御する基盤的知識を得ることができた。これを利用して、作物における病原体による初期感染の予防や、汚れの洗浄効果による病原体の感染リスクの低下、光合成効率の上昇が期待できる。また、イネにおけるワックス合成遺伝子の解明により、イネワックスの改変や増産の可能性も期待される。

研究成果

• [雑誌論文] BLADE-ON-PETIOLE genes temporally and developmentally regulate the sheath to blade ratio of rice leaves (2019)
  • 著者名/発表者名: Taiyo Toriba, Hiroki Tokunaga, Toshihide Shiga, Fanyu Nie, Satoshi Naramoto, Eriko Honda, Keisuke Tanaka, Teruaki Taji, Jun-Ichi Itoh, Junko Kyozuka
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 10 号: 1 ページ: 619-619
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08479-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic mechanisms involved in the formation of root system architecture (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kitomi, Jun-Ichi Itoh, Yusaku Uga
  • 雑誌名: Rice Genomics, Genetics and Breeding 巻: - ページ: 241-274
  • DOI: 10.1007/978-981-10-7461-5_14
  • ISBN: 9789811074608, 9789811074615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conserved functional control, but distinct regulation of cell proliferation in rice and Arabidopsis leaves revealed by comparative analysis of GRF-INTERACTING FACTOR 1 orthologs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimano, S., Hibara, K., Furuya, T., Arimura, S., Tsukaya,H. and Itoh, J.I.
  • 雑誌名: Development 巻: 175 号: 7 ページ: 159624-159624
  • DOI: 10.1242/dev.159624
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rice leaf hydrophobicity and gas films are conferred by a wax synthesis gene (LGF1) and contribute to flood tolerance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, Y., Nagai, K., Huan, P. D., Shimazaki, K., Qu, H., Mori, Y., Toda, Y., Kuroha, T., Hayashi, N., Aiga, S., Itoh, J.-i., Yoshimura, A., Sasaki-Sekimoto, Y., Ohta, H., Shimojima, M., Malik, A. I., Pedersen, O., Colmer, T. D. and Ashikari, M.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: － 号: 4 ページ: 1558-1569
  • DOI: 10.1111/nph.15070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic Mechanisms Involved in the Formation of Root System Architecture. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitomi, Y., Itoh, JI., Uga, Y.
  • 雑誌名: In: Sasaki T., Ashikari M. (eds) Rice Genomics, Genetics and Breeding. 巻: － ページ: 241-274
• [雑誌論文] LEAF LATERAL SYMMETRY1, a member of the WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX3 gene family, regulates lateral organ development differentially from other paralogs, NARROW LEAF2 and NARROW LEAF3 in rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eriko, H., Yew, C.L., Yoshikawa, T., Sato, Y., Hibara, K. and Itoh, J.I.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 号: 2 ページ: 376-391
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Barley <i>NARROW LEAFED DWARF1</i> encoding a WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 3 (WOX3) regulates the marginal development of lateral organs (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, T., Tanaka, S., Masumoto, Y., Nobori, N., Ishii, H., Hibara, K., Itoh, J., Tanisaka, T., and Taketa, S.
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 66 号: 3 ページ: 416-424
  • DOI: 10.1270/jsbbs.16019
  • NAID: 130005160889
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Jasmonate regulates juvenile-adult phase transition in rice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hibara, K., Isono, M., Mimura, M., Sentoku, N., Kojima, M., Sakakibara, H., Kitomi, Y., Yoshikawa, T., Itoh, J., and Nagato, Y.
  • 雑誌名: Development 巻: 143 ページ: 3407-3416
  • DOI: 10.1242/dev.138602
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] イネGE遺伝子のシュート再生過程における機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 八田大成・水野泉・桧原健一郎・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会135回講演会
• [学会発表] 遺伝子発現解析によるイネの葉の形態形成に関わる遺伝子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 味谷雅之・吉川貴徳・佐藤豊・長村吉晃・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会134回講演会
• [学会発表] 植物の成長制御に関与するCYP78のイネのカルス組織に対する効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八田大成・水野泉・桧原健一郎・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会134回講演会
• [学会発表] イネの葉における撥水性の制御機構と多様性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平岩飛鳥・相賀彩織・佐藤豊・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会 132回講演会
• [学会発表] embryoless変異体を用いたイネの胚・胚乳サイズ比率制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金川真美・松本和也・石川亮・伊藤純一・桧原健一郎
  • 学会等名: 日本育種学会 132回講演会
• [学会発表] イネの胚性器官に異常を示す変異体の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊久力也，伊藤純一，桧原健一郎
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県 鳥取市）
• [学会発表] イネにおけるLOG遺伝子ホモログの発現解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横田 絢，伊藤純一，桧原健一郎
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県 鳥取市）