トウモロコシに匹敵する高い光合成速度を示すイネの機能解析とゲノム解析

• 研究課題/領域番号: 23658014
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 作物学・雑草学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 平沢 正 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30015119)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 光合成 / 気孔伝導度 / 葉肉伝導度 / ゲノム / 量的形質遺伝子座 / イネ / 作物学 / 育種学 / 遺伝学 / 光化学系 / 光合成速度 / 個体成長速度 / 純同化率 / 準同質遺伝子系統 / 炭酸固定効率 / RuBP再生速度

研究概要

インド型多収水稲品種タカナリと日本型水稲品種コシヒカリの交雑自殖後代に見出されたC4植物のトウモロコシに匹敵する高い光合成速度を示す２つの系統（高光合成系統）の光合成速度の高い主要な理由は、葉肉伝導度が大きいことにあった。そして、高光合成系統の大きい葉肉伝導度は、小さくかつ有腕突起のよく発達した葉肉細胞と厚い葉肉組織を有していることにあった。タカナリとコシヒカリの染色体断片置換系統群を用いて，コシヒカリ対立遺伝子がタカナリを遺伝背景とするイネの光合成速度を高める領域を第1染色体短腕側、第3染色体長腕側、第7染色体短腕側と長腕側の４ヶ所あることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] The mesophyll anatomy enhancing CO_2 diffusion is a key trait for improving rice photosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi Shunsuke. Nakae Toru, Uchida Masaki, Soda Kazuya, Takai Toshiyuki, Oi Takao, Yamamoto Toshio. Ookawa Taiichiro, Miyake Hiroshi, Yano Masahiro, Hirasawa Tadashi
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 64 号: 4 ページ: 1061-1072
  • DOI: 10.1093/jxb/ers382
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of QTLs that further enhance the rate of leaf photosynthesis in a rice variety with the highest recorded rate of photosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., N. Ichihara, T. Nakae, T. Yamamoto, S. Adachi, T. Ookawa
  • 学会等名: American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Rhode Island
  • 年月日: 2013-07-20
• [学会発表] The rice photosynthesis can be greatly improved by facilitating CO2 diffusion inside leaves with modification of mesophyll anatomy (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi S., T. Nakae, M. Uchida, K. Soda, T. Takai, T. Oi, T. Yamamoto, T. Ookawa, H. Miyake, M. Yano and T. Hirasawa
  • 学会等名: American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Rhode Island
  • 年月日: 2013-07-20
• [学会発表] タカナリを遺伝背景とするとコシヒカリ染色体断片置換系統群を用いて推定した光合成速度を高める量的形質遺伝子座の作用機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市原直登・中江徹・山本敏央・大川泰一郎・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Characterization of QTLs that further enhance the rate of leaf photosynthesis in a rice variety with the highest recorded rate of photosynthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa,T., N. Ichihara, T. Nakae, T. Yamamoto, S. Adachi, T. Ookawa
  • 学会等名: American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Rhodeisland, USA
• [学会発表] The rice photosynthesis can be greatly improved by facilitating CO2 diffusion inside leaves with modification of mesophyll anatomy (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S., T. Nakae, M. Uchida, K. Soda, T. Takai, T. Oi, T. Yamamoto, T. Ookawa, H. Miyake, M. Yano, T. Hirasawa
  • 学会等名: American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Rhodeisland, USA
• [学会発表] タカナリを遺伝背景とするとコシヒカリ染色体断片置換系統群を用いて推定した光合成速度を高める量的形質遺伝子座の作用機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市原直登・中江徹・山本敏央・大川泰一郎・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第235回講演会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス、川崎市
• [学会発表] コシヒカリ/タカナリに由来する高光合成系統にタカナリを交配して得られた F4 集団の光合成速度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 落合隆行・安達俊輔・山本敏央・大川泰一郎・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会関東支部会
  • 発表場所: 東京農業大学農学部
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 水稲の個葉光合成速度に関わる遺伝子座の推定-タカナリとコシヒカリの染色体断片置換系統群を用いて- (2012)
  • 著者名/発表者名: 市原直登・狩又亮治・中江徹・高井俊之・山本敏央・大川泰一郎・矢野昌裕・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会関東支部会
  • 発表場所: 東京農業大学農学部
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 多収性インド型品種タカナリと日本型品種コシヒカリの交雑後代に見出されたタカナリを大きく上回る高い光合成速度を示す系統の光合成特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安達俊輔・中江徹・内田万咲・高井俊之・山本敏央・大川泰一郎・矢野昌裕・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第231回講演会
  • 発表場所: 山口大学共通教育棟
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] バイオマス生産に関わる作物の生理生態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平沢 正
  • 学会等名: 弟50回ガンマーフィールドシンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 茨城県水戸市
• [学会発表] 多収性インド型品種タカナリと日本型品種コシヒカリの交雑後代に見出されたタカナリを大きく上回る高い光合成速度を示す系統は高い電子伝達速度と葉内CO2拡散に優れた形態的特徴を示す (2011)
  • 著者名/発表者名: 安達俊輔・中江徹・高井俊之・山本敏央・大川泰一郎・矢野昌裕・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会弟232回講演会
  • 発表場所: 山口市
• [学会発表] 水稲の個葉光合成速度に関わる遺伝子座の推定-コシヒカリとタカナリの正逆染色体断片置換系統群を用いて-
  • 著者名/発表者名: 山下雅大・狩又亮治・中江徹・市原直登・髙井俊之・山本敏央･大川泰一郎･矢野昌裕･平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第234回講演会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス、仙台市
• [学会発表] 水稲の個葉光合成速度に関わる遺伝子座の推定-タカナリとコシヒカリの染色体断片置換系統群を用いて-
  • 著者名/発表者名: 市原直登・狩又亮治・中江徹・髙井俊之・山本敏央・大川泰一郎・矢野昌裕・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会関東支部会
  • 発表場所: 東京農業大学農学部、厚木市
• [学会発表] コシヒカリ/タカナリに由来する高光合成系統にタカナリを交配して得られたF4集団の光合成速度
  • 著者名/発表者名: 落合隆行・安達俊輔・山本敏央・大川泰一郎・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会関東支部会
  • 発表場所: 東京農業大学農学部、厚木市
• [学会発表] Ecophysiological Characterization of the Most Productive Variety of Rice in Japan
  • 著者名/発表者名: 平沢正
  • 学会等名: 13th Chinese Crop Physuiology Academic Conference
  • 発表場所: 揚州大学、中国揚州市
  • 招待講演
• [図書] Research Approaches to Sustainable Biomass System (2014)
  • 著者名/発表者名: Seishu Tojo, Tadashi Hirasawa et al.
  • 総ページ数: 399
  • 出版者: Elsevier