| 研究課題/領域番号 |
21K05543
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39020:作物生産科学関連
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
豊福 恭子 秋田県立大学, 生物資源科学部, 特任助教 (80755033)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 高温登熟障害 / 高温登熟障害耐性 / イネ / 早期選抜法 / a-アミラーゼ / 幼植物体 / 高温登熟耐性 / 高尾登熟障害 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球温暖化の進行に伴い日本では猛暑日や熱帯夜が増加している．イネの玄米品質を低下させる高温登熟障害が全国的に頻発しており「高温適応品種」の作出は喫緊の課題である．本研究は現存するイネ高温登熟耐性品種の高温耐性に寄与するメカニズムを明らかにし，高温下でも良好に生育しかつ玄米品質の高い「高温適応新品種」を幼植物体の段階で早期に選抜するための選抜項目を見出すことを目的とする．登熟期まで選抜作業を待つ必要がなく，「高温適応新品種」の育成スピードを飛躍的に向上できる可能性がある．
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| 研究実績の概要 |
根系の高温反応性の違いを調査する目的で，育苗期・栄養成長期・出穂期の各生育段階で高温処理を実施し根系の形態を中心に調査した．育苗期・栄養成長期は「ふさおとめ」が高温に対して生育の影響を受けにくかった．導管等の根の内部形態は有意な差は認められなかった。出穂期では根系乾物生産量は高温登熟障害耐性品種で減少傾向だったが，地上部乾物生産量は感受性品種より増加していた．高温下の出穂期では，高温登熟障害耐性品種は非同化器官より同化器官を増加させることで茎や穂へ光合成産物を優先的に分配しデンプン合成を維持していることが示唆され，このことが高温登熟障害耐性の違いに寄与している可能性が考えられた．
抗酸化活性が高温登熟障害耐性に関与している可能性から，その影響について実験を実施した．その結果，高温登熟障害耐性品種「ふ系227号」に関与するメカニズムとして，葉身では抗酸化活性物質の候補としてチアミンとピリドキシンが，穂では抗酸化活性の増加（ORAC値より）および抗酸化活性物質の候補としてピリドキシンが関与していることが明らかになった．他の品種の高温登熟障害耐性の違いは抗酸化活性ではなく別の要因があるのではないかと考えられる．
催芽３日後，２週間後，出穂約１週間後の各生育段階で高温処理を実施しa-アミラーゼ酵素活性を分析した．催芽３日後，２週間後の植物体では用いた全ての品種において高温処理によるa-アミラーゼ酵素活性は減少傾向だった．出穂後約１週間の植物体では，高温登熟障害耐性・感受性品種ともに高温処理により穂でのa-アミラーゼ酵素活性が大きく上昇した．玄米外観形質の分析結果から感受性品種では白未熟粒率の増加が確認された．より早い生育段階での植物体中のa-アミラーゼ酵素活性を調べることでイネの高温登熟障害耐性程度を推定可能であるか，さらに詳細な分析を継続していく．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度の夏の出穂期に安定同位体の13C暴露実験による炭素のトレーサー実験を実施した．高温下で同化された炭素のその後の分配特性を，高温登熟障害耐性程度が異なる品種間で調査する目的で実施した．高温登熟障害耐性品種の「ふさおとめ」において他品種と比べて興味深い炭素の分配特性が確認されたが，今年度の夏は非常に高温だったため用意したサンプルの枯死が例年より多発し十分な反復数が確保できなかった．さらに分析機器の故障も相まってトレーサー実験は遅延および再検討が必要となった．また，a-アミラーゼの分析については，処理条件・品種等を増やし現在も分析は継続中である．
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| 今後の研究の推進方策 |
高温登熟障害耐性程度の異なる品種を用いて， 安定同位体の13Cを用いた暴露実験による炭素のトレーサー実験を出穂期に実施し，高温下で同化された炭素のその後の分配特性を調査する．枯死が進んだ今年度は異常な高温と密植が原因と思われたため，栽培間隔をできるだけ取るなどの改善をすることで，高温登熟障害の発生（白未熟粒の増加）と高温下での炭素の分配特性の関係解明を目指す．それに加え，a-アミラーゼの酵素活性・遺伝子発現の分析を進めて，高温下でのa-アミラーゼの作用機序を精査する．
「高温適応品種」の早期選抜法の確立を最終目標に，高温登熟障害耐性品種の形態学的特徴・水分生理形質・物質代謝機構・遺伝子発現など，選抜項目になりうる特性を見出し，その可能性を総合的に検証する．
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