パンコムギの冠水耐性に働く核・細胞質ゲノム間相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 19K15820
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分39010:遺伝育種科学関連
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 竹中 祥太朗 龍谷大学, 農学部, 講師 (20757736)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: コムギ / オルガネラ / 冠水耐性 / パンコムギ

研究開始時の研究の概要

水田転作畑でのパンコムギ栽培は，排水性に難のある水田転作畑においても斉一で良好な幼苗生育を保証する，冠水耐性を備えたパンコムギ品種の育成が求められている。申請者らはこれまでに冠水ストレス応答性が異なるパンコムギ核細胞質置換系統を見つけ出した。本研究では，これらの系統を対象に網羅的な遺伝子発現解析を行い，核ゲノムとの情報交換を通じた細胞質ゲノムの冠水ストレス耐性への寄与を明らかにすることを目指す。

研究成果の概要

水田転作畑でのパンコムギ栽培では，排水性に難のある水田転作畑においても斉一で良好な幼苗生育を保証する，冠水耐性を備えたパンコムギ品種の育成が求められている．本研究では先行研究において，冠水ストレス応答性が異なることが報告されている核細胞質置換雑種系統(パンコムギの核と近縁種のエギロプス属の細胞質をもつ)を対象に，幼苗期で発現が異なる遺伝子群の網羅的な探索を行った。CSと核細胞質置換雑種系統では，冠水処理区において531の遺伝子の発現変動を検出することができた。これらの遺伝子群は対照区では変動が確認できなかったことから，冠水ストレスと核細胞質ゲノム間相互作用に関係していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

コムギ・エギロプス属から作出された核細胞質置換雑種系統は，核ゲノムと細胞質ゲノムの間の相互作用を解析するための貴重な実験材料である。しかし，これまでに農業に有効利用されている知見は，細胞質雄性不稔と核の稔性回復遺伝子を利用した一代雑種のみであった。先行研究によって，細胞質が冠水ストレス応答性にかかわっていることが明らかになっていたが，その具体的な機構は未解明である。本研究では，核細胞質置換雑種系統において，冠水ストレス応答に具体的にどのような遺伝子群がかかわっているのかを明らかすることができた。