細胞壁ダイナミクスが誘起するイネ根系形態の可塑的反応機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02174
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39010:遺伝育種科学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 犬飼 義明 名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 教授 (20377790)
• 研究分担者: 兒島 孝明 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (40509080)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: イネ / 突然変異体 / 側根形成 / オーキシン / 細胞壁 / 分子機構 / 根系形成

研究成果の概要

側根原基サイズは根系形態を決定する主要な要因であり、乾燥ストレス下での水吸収能を規定することから、側根原基サイズの制御機構解明は不良環境下での安定的なイネ生産にとって極めて重要である。そこで、側根原基サイズが増加する種々の変異体を用い、その特徴解析や原因遺伝子の同定・機能解析を行った結果、細胞壁の伸展性やオーキシンの局在性の変動が側根原基サイズの制御に関わることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、世界的な干ばつが頻発する中、根系改良による耐乾性育種が注目されている。本研究の成果から、イネの根系形態を可塑的に変化させる能力を強化し、乾燥ストレス耐性に優れる品種を作出する上での有用な手がかりが得られた。

研究成果

• [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] バングラデシュ農業大学(バングラデシュ)
• [国際共同研究] フィリピン稲研究所(フィリピン)
• [国際共同研究] フィリピン稲研究所(フィリピン)
• [雑誌論文] Auxin distribution in lateral root primordium development affects its size and lateral root diameter in rice (2022)
  • 著者名/発表者名: 2)Kawai, T., Akahoshi, R., Shelley, I. J., Kojima, T., Sato, M., Tsuji, H. and Inukai, Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 834378-834378
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.834378
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutation of OUR1/OsbZIP1, which encodes a member of the basic leucine zipper transcription factor family, promotes root development in rice through repressing auxin signaling. (2021)
  • 著者名/発表者名: 6)Hasegawa, T., Lucob-Agustin, N., Yasufuku, K., Kojima, T., Nishiuchi, S., Ogawa, A., Takahashi-Nosaka, M., Kano-Nakata, M., Inari-Ikeda, M., Sato, M., Tsuji, H., Wainaina, C. M., Yamauchi, A. and Inukai, Y.
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 306 ページ: 110861-110861
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2021.110861
  • NAID: 120007170451
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WEG1 , which encodes a cell wall hydroxyproline‐rich glycoprotein, is essential for parental root elongation controlling lateral root formation in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: Lucob‐Agustin Nonawin、Kawai Tsubasa、Takahashi‐Nosaka Misuzu、Kano‐Nakata Mana、Wainaina Cornelius M.、Hasegawa Tomomi、Inari‐Ikeda Mayuko、Sato Moeko、Tsuji Hiroyuki、Yamauchi Akira、Inukai Yoshiaki
  • 雑誌名: Physiologia Plantarum 巻: 169 号: 2 ページ: 214-227
  • DOI: 10.1111/ppl.13063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The promoted lateral root 1 (plr1) mutation is involved in reduced basal shoot starch accumulation and increased root sugars for enhanced lateral root growth in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: 8)Lucob-Agustin, N., Sugiura, D., Kano-Nakata, M., Hasegawa, T., Suralta, R. R. Niones, J. M., Inari-Ikeda, M., Yamauchi, A. and Inukai, Y.
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 301 ページ: 110667-110667
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2020.110667
  • NAID: 120007147365
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] イネのオーキシン関連変異体を用いた根系形成機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長谷川友美、河合翼、赤星良輔、Lucob-Agustin, N.、安福航希、兒島孝明、西内俊策、小川敦史、仲田（狩野）麻奈、佐藤萌子、辻寛之、山内章、犬飼義明
  • 学会等名: 第53回根研究集会
• [学会発表] イネにおけるオーキシン局在に応答した側根原基サイズの制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合翼、赤星良輔、兒島孝明、高橋 (野坂) 実鈴、佐藤豊、高橋宏和、中園幹生、佐藤萌子、辻 寛之、山内 章、犬飼 義明
  • 学会等名: 日本育種学会 第140回講演会
• [学会発表] Development and genetic analysis of compensatory growth of lateral roots in rice (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawai, T., Nosaka-Takahashi, M., Sato, Y., Chen, Y., Siddique, K. H. M., Takahashi, H., Nakazono, M., Yamauchi, A., Inukai, Y.
  • 学会等名: 10th Asian Crop Science Association Conference
  • 国際学会
• [学会発表] イネにおける可塑的な側根メリス テムサイズ制御機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合翼, 赤星良輔,高橋(野 坂)美鈴,高橋宏和,佐藤豊, 中園 幹生, 山内 章, 犬飼 義明
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] イネにおけるオーキシン局在に応 答した側根原基形成機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 赤星 良輔, 河合 翼, 井成 ( 池 田) 真由子, 佐藤 萌子, 辻 寛之, 高橋 ( 野坂 ) 美鈴, 高橋 宏和, 佐藤 豊, 中園 幹生, 山内 章, 犬飼義明
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] Parental root bending induces L-type lateral root formation via auxin accumulation at the outer side of bent region in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: N Lucob-Agustin, T Kawai, M Takahashi-Nosaka, M Kano-Nakata, C Mbathi Wainaina, T Hasegawa, M Inari-Ikeda, M Sato, H Tsuji, A Yamauchi and Y Inukai
  • 学会等名: 第50回根研究集会
• [学会発表] イネ our1 変異体はオーキシン信号伝達の抑制を通して根系発育を促す (2020)
  • 著者名/発表者名: 長谷川友美 ，ルコブ ノナウィン ，安福航希 ，兒島孝明 ，西内俊策 ，高橋(野坂)美鈴 ，井成(池田)真由子 ，佐藤萌子 ，辻 寛之，犬飼義明
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] イネにおける異形側根の発生制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河合翼, 高橋(野坂)美鈴, 高橋宏和, 佐藤豊, 中園幹生, 山内章, 犬飼義明
  • 学会等名: 第50回根研究集会
• [学会発表] 根端切除法を用いたイネ異形側根原基におけるトランスクリプトーム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河合翼, 高橋(野坂)美鈴, 高橋宏和, 佐藤豊, 中園幹生, 山内章, 犬飼義明
  • 学会等名: 第27回育種学会中部地区談話会
• [学会発表] イネ側根メリステムサイズのフレキシブルな制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河合翼、Noawin B. Lucob、犬飼義明
  • 学会等名: 遺伝学研究所研究会「イネ分子遺伝学の夢」
  • 招待講演
• [学会発表] イネ異形側根のメリステム形成におけるQHB/OsWOX5遺伝子の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河合翼、兒島孝明、山内章、犬飼義明
  • 学会等名: 第48回根研究集会
• [学会発表] Functional Analysis of a Mutation Promoting Lateral Root Development via Carbohydrate Regulation in Rice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nonawin B. Lucob, Misuzu Takahashi-Nosaka, Akira Yamauchi and Yoshiaki Inukai
  • 学会等名: 10th Symposium of the International Society of Root Research
  • 国際学会
• [学会発表] Developmental analysis on compensatory growth of lateral roots responding to excision of seminal root tip in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Kawai, Misuzu Nosaka-Takahashi, Akira Yamauchi and Yoshiaki Inukai
  • 学会等名: 10th Symposium of the International Society of Root Research
  • 国際学会
• [学会発表] 異なる水条件下における our1 変異体の根の成長特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川友美、柴田晃秀、高橋(野坂)美鈴、西内俊策、鮫島啓彰、菊田真由美、槇原大悟、山内章、犬飼義明
  • 学会等名: 第49回根研究集会
• [学会発表] Starch biosynthesis and sugar transport are involved in lateral root development of rice (2018)
  • 著者名/発表者名: N Lucob-Agustin, M Nakata-Kano, D Sugiura, M Takahashi-Nosaka, A Yamauchi and Y Inukai
  • 学会等名: 第49回根研究集会
• [学会発表] イネにおける根の発生分化と形態形成の遺伝的制御に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 犬飼義明
  • 学会等名: 第26回育種学会中部地区談話会
  • 招待講演