| 研究課題/領域番号 |
21K14758
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
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| 研究機関 | 福島大学 |
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研究代表者 |
菅波 眞央 福島大学, 食農学類附属発酵醸造研究所, 特任助教 (30897492)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 光合成 / イネ / Rubisco / Rubisco activase / フラビンタンパク質 / P700酸化 / 頑健性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光合成機能改良は、食糧増産に向けた重要な研究課題である。これまでに申請者は、光合成の律速要因であるRubiscoとその活性化酵素Rubisco activase (RCA)を同時に増強することで、イネの光合成速度を20%増強させることに成功した。しかしながら、このイネでは光化学系I(PSI)が不活性化しやすい弱点があることが明らかとなった。申請者の共同研究グループはヒメツリガネゴケ由来のフラビンタンパク質(FLV)をイネに導入し、PSIの頑健性を向上させている。本研究では、Rubisco・RCA同時増強イネにFLVを導入することで、光合成能力と頑健性の両立を試みる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、光合成効率の向上と頑健性強化を両立させるために、RBCS-RCA-FLV三重増強イネを作製・選抜し、その光合成機能解析に取り組んだ。最終年度は、2022年度の追試、および栽培する窒素栄養条件を3段階に設定して光合成機能解析を行った。標準窒素条件では、RBCS-RCA-FLV三重増強イネの光合成速度が野生型イネよりも有意に高く、2022年度の結果の再現が得られた。また、低窒素条件でも光合成速度の増加が見られたのに対し、高窒素条件では光合成速度の向上が見られなかった。これらの窒素栄養条件に対する応答は、RBCS-RCA二重増強イネの傾向と同様であった。現在、光合成測定葉のtotal leaf N, Rubisco, RCA, FLVの定量を進めている。これらの項目と光合成速度を関連づけることで、光合成速度向上の程度を定量的に評価する。これらの研究成果をまとめて、原著論文として報告する準備を進めている。
また、最終年度は人工気象室を用いた生育評価試験を行った。光合成速度の向上が認められた35℃条件にて播種後63日目の栄養成長期の段階で生育を評価した。野生型イネと比較して、明確なバイオマス生産量の増加は見られなかった。現在は、追試験をするとともに、25℃条件での栽培試験を行っている。
また、2022年度に行ったRBCS-RCA二重増強イネの3段階窒素栄養条件での光合成機能解析について、原著論文を執筆中である。
その他関連する研究として、イネの2つの新規芒形成遺伝子を同定し、Frontier in Plant Science誌に2報発表した。
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