水稲の高温ストレスバイオマーカーの合成に関与する遺伝子の特定とその機能の解明

• 研究課題/領域番号: 20H02973
• 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39020:作物生産科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 中野 洋 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中日本農業研究センター, 主席研究員 (10414814)
• 研究分担者: 田中 良 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 研究員 (30738109) ; 羽方 誠 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 上級研究員 (80450336) ; 山内 歌子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 上級研究員 (00414954) ; 堀 清純 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, グループ長 (50442827) ; 松下 景 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 上級研究員 (90502922) ; 高井 俊之 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生産環境・畜産領域, 主任研究員 (40547725) ; 繁森 英幸 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70202108) ; 佐藤 幹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20250730) ; 竹内 善信 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, グループ長 (10414640) ; 杉本 和彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, グループ長 (50414909)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 水稲 / 高温ストレス / バイオマーカー / γ-oryzanol / 遺伝子 / 収量 / イネ / 高温 / 登熟

研究開始時の研究の概要

水稲は、登熟期に高温に遭遇すると、子実への澱粉の充実が低下し、粒重や品質が低下する。これまでに研究代表者らは、登熟期の高温ストレスの影響で含有率が増加するバイオマーカーを単離・同定してきた。本研究では、高温ストレスバイオマーカーの合成に関与する遺伝子の特定、この遺伝子を活用した高温ストレス耐性系統等の作出や、高温ストレス耐性機構の生理化学的解明を行う。また、作出した系統の農業への利用を図る。

研究成果の概要

水稲の高温ストレスバイオマーカーのγ-oryzanolやphenylpropanoid glycosideの合成に関与する候補遺伝領域を絞り込んだ。また、γ-oryzanolやphenylpropanoid glycosideの含有率が増加すると、玄米粒重が減少すること、すなわち、高温ストレス下でもγ-oryzanolやphenylpropanoid glycosideの生合成を抑えると収量が維持される可能性を見出した。このほか、国内の92品種・系統のγ-oryzanolと登熟気温との関係を調べたところ、γ-oryzanolの含量は、特に登熟前半の最低気温と相関が高いことが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水稲の高温ストレスバイオマーカーのγ-oryzanolやphenylpropanoid glycosideの合成に関与する候補遺伝領域を絞り込むことに成功した。今回の新たに得られた知見は、高温ストレス下でも収量が低下しない極めて画期的な水稲品種の育成に繋がると考えられる。また、γ-oryzanolやphenylpropanoid glycosideは、とうもろこしや麦類といった穀類にも含まれるため、地球温暖化に適応した穀類全般の品種改良に役立つ可能性がある。