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酸素漏出バリア形成機構の解明及びトウモロコシの耐湿性向上への寄与の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18H02175
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

中園 幹生  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70282697)

研究分担者 間野 吉郎  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, ユニット長 (20355126)
高溝 正  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 再雇用職員 (00355124)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワードトウモロコシ / テオシント / 耐湿性遺伝子 / 酸素漏出バリア / マッピング
研究成果の概要

トウモロコシの近縁野生種であるニカラグアテオシントは、根からの酸素漏出を防ぐ酸素漏出(ROL)バリアを表層に形成できることから、トウモロコシと比べて高い耐湿性を示す。本研究では、ファインマッピングによりROLバリア形成制御遺伝子(RBF1と命名)を同定し、トウモロコシにRBF1を形質転換したところROLバリアが形成されることを確認した。また、RBF1遺伝子座を含む準同質遺伝子系統では、過湿条件下において有意な根の伸長が観察された。RNA-Seq解析の結果より、RBF1はリグニンやスベリンの生合成遺伝子の発現を誘導させて、ROLバリアの形成を促すことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、世界に先駆けてROLバリア形成制御遺伝子が同定できたことによって、作物の耐湿性付与に重要な形質であるROLバリア形成機構の全貌解明が可能となり、学術的意義は高いと言える。また、交配によってトウモロコシにニカラグアテオシントのROLバリア形成制御遺伝子を導入することで、高耐湿性トウモロコシ系統を作出する道筋を示すことができた。これらの研究結果は、野生遺伝資源由来の有用農業形質遺伝子を育種利用できることを実証するとともに、今後気候変動が深刻化しても安定した作物生産が可能となる方策を提案できる成果となった。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 河南農業大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Genetic regulation of root traits for soil flooding tolerance in genus <i>Zea</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Mano Yoshiro、Nakazono Mikio
    • 雑誌名

      Breeding Science

      巻: 71 号: 1 ページ: 30-39

    • DOI

      10.1270/jsbbs.20117

    • NAID

      130007991318

    • ISSN
      1344-7610, 1347-3735
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulation of root adaptive anatomical and morphological traits during low soil oxygen2020

    • 著者名/発表者名
      Pedersen Ole、Sauter Margret、Colmer Timothy David、Nakazono Mikio
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 229 号: 1 ページ: 42-49

    • DOI

      10.1111/nph.16375

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lateral roots, in addition to adventitious roots, form a barrier to radial oxygen loss in Zea nicaraguensis and a chromosome segment introgression line in maize2020

    • 著者名/発表者名
      Pedersen Ole、Nakayama Yohei、Yasue Hiroki、Kurokawa Yusuke、Takahashi Hirokazu、Heidi Floytrup Anja、Omori Fumie、Mano Yoshiro、David Colmer Timothy、Nakazono Mikio
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 229 号: 1 ページ: 94-105

    • DOI

      10.1111/nph.16452

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] QTLs for constitutive aerenchyma from Zea nicaraguensis improve tolerance of maize to root-zone oxygen deficiency2019

    • 著者名/発表者名
      Gong Fangping、Takahashi Hirokazu、Omori Fumie、Wang Wei、Mano Yoshiro、Nakazono Mikio
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 70 号: 21 ページ: 6475-6487

    • DOI

      10.1093/jxb/erz403

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Zea nicaraguensisの側根に形成される酸素漏出バリアの遺伝・生理学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      中園幹生、中山洋平、安江広樹、黒川裕介、Ole Pedersen、Anja Heidi Floytrup、Timothy David Colmer、高橋宏和、大森史恵、間野吉郎
    • 学会等名
      日本育種学会第138回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RNA-Seq解析によるZea nicaraguensisの酸素漏出バリア形成に関与する重要遺伝子の探索2020

    • 著者名/発表者名
      中山洋平、高橋宏和、Maurizio Camagna、佐藤 豊、豊田 敦、大森 史恵、間野吉郎、中園 幹生
    • 学会等名
      日本育種学会第138回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Root traits that determine waterlogging resilience in rice and maize2019

    • 著者名/発表者名
      Nakazono Mikio
    • 学会等名
      Keystone Symposia Conference - Climate Change-Linked Stress Tolerance in Plants
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Roles of plant hormones in anatomical responses of roots to flooding stress2019

    • 著者名/発表者名
      Nakazono Mikio
    • 学会等名
      23rd International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Zea nicaraguensis における酸素漏出バリア形成能の遺伝学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      中山洋平, 渡邊宏太郎, 井出健斗, 黒川裕介, 髙橋宏和, 高橋秀和, Timothy D. Colmer, Ole Pedersen, 大森史恵, 間野吉郎, 中園幹生
    • 学会等名
      第26回中部地区談話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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