| 研究課題/領域番号 |
23K05182
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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 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
柏木 孝幸 宇都宮大学, 農学部, 准教授 (40595203)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 低登熟化 / 稲発酵粗飼料 / 実肥 / QTL集積 / 低登熟 / 炭水化物蓄積 / 発酵粗飼料用イネ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
発酵粗飼料 (WCS) 用のイネでは優れた発酵性や消化性のため短穂化が重要な形質となっているが、籾数の低下は採種効率を著しく低下させる。一方で低登熟化は籾への炭水化物転流を抑えて茎部を高糖化することが可能であり、さらに実肥での登熟歩合向上が可能な場合は種子生産性向上も期待できるが、WCS用イネとしての適性は不明である。本研究では低登熟性遺伝子座「LPW4」を用い、低登熟化のメカニズム、茎内炭水化物蓄積特性への影響及び実肥が低登熟性に与える影響を明らかにする。さらに、茎部の高糖化に関与する耐倒伏性QTLとの集積系統を用いてさらなる高糖化を検証し、新たなWCS用イネのデザインを構築する。
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| 研究実績の概要 |
本年度の計画に基づき、低登熟性遺伝子座LPW4の機能解析を行なった。LPW4を有する同質遺伝子系統 (NIL-LPW4) の穂ではコシヒカリと比べて穂先から基部の一次枝梗に着生する空籾数が約5.5倍増加した。収穫期のコシヒカリとNIL-LPW4の茎内非構造性炭水化物 (NSC) 蓄積性は同等であり、LPW4による低登熟が茎内NSCの蓄積増加に関与しないことが示唆された。葉身の老化特性として収穫期のSPAD値を比較するとコシヒカリとNIL-LPW4に有意な差は確認されなかったが、収穫期ではNIL-LPW4が有意に高い値を示した。一方で収穫期の葉身窒素含量は両系統間で有意な差は確認されないことから、LPW4による低登熟が葉身の老化に関与しないことが示唆された。これらのことからLPW4は穂の構造や不稔性、収穫期の茎内へのNSC蓄積増加や葉身の老化特性には直接関与せず、低登熟を引き起こしていることが示された。実肥による収量性への影響を確認した結果、コシヒカリの登熟歩合は13%向上し、NIL-LPW4は30%向上した。これによりコシヒカリの穂重は19%、NIL-LPW4は34%増加した。一方で単位面積あたりの収量では両系統とも実肥による明確な効果が確認されなかったことから、実肥による採種効率向上を実現するには施肥設計などの栽培法の再検討が必要と考えられた。また、実肥により両系統における葉身の収穫期SPAD値が増加したが、窒素含量はNIL-LPW4のみ増加した。この実肥効果がNIL-LPW4の収量性向上に大きな影響を与えていることが示唆された。次年度の実験のためにLPW4と茎内NSC蓄積性QTLであるprl5及びPRL4の集積系統を960個体育成し、両QTL領域がホモ化した個体をそれぞれ14個体、9個体選抜した。これらの選抜個体を栽培し採種した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は昨年度に続きLPW4による低登熟の特徴を解析し、LPW4と穂の構造、収量特性、茎内NSC蓄積特性、葉身の老化特性の関係を明らかにした。さらにLPW4機能に対する実肥の効果を解析し、採種効率への影響を明らかにした。加えて、LPW4とprl5及びPRL4の集積系統の各QTL領域がホモ化した個体の選抜を行い、採種した。その結果として、LPW4による低登熟化は穂の構造や出穂後の光合成能力によるものではなく、茎内NSCの出穂前蓄積性や穂への転流効率などの低下が原因と示唆された。一方で茎内NSC蓄積量については昨年度確認された収穫期の蓄積量増加は生じておらず、LPW4導入による発酵粗飼料としての発酵性への正の効果は小さいと考えられた。短穂化を導入した発酵粗飼料用イネでは採種効率が問題となるが、本研究は低登熟化したイネに対し実肥による登熟歩合向上で対応する提案をしている。2ヵ年の結果からNIL-LPW4は穂レベルで十分に登熟性が回復し、採種効率向上が期待できることが明らかになった。ただし、単位面積あたりの収量からは明確な採種効率向上を確認できていないため、栽培条件などの検討が必要と考えられた。LPW4と茎内NSC蓄積性QTLであるprl5及びPRL4を集積してホモ化した個体をそれぞれ選抜し、次年度予定の実験材料を確保した。本年度の結果からLPW4による低登熟性の付与は籾の消化性や採種効率における問題を改善し、新たな発酵粗飼料用イネ育種の選択肢の一つになり得ることが示唆された。研究成果の公開として2025年3月に日本作物学会第259回講演会にて学会発表を1件実施した。研究内容自体は当初の計画通り進んでおり、順調に進展していると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度はLPW4と茎内NSC蓄積性QTLであるprl5及びPRL4のホモ化した集積系統とコシヒカリ、NIL-LPW4について登熟性及び茎内炭水化物蓄積特性の解析を行う。加えてprl5及びPRL4が倒伏抵抗性QTLであるため、導入後の倒伏抵抗性への影響（形態特性、物理特性）についても解析を行う。これらの解析により、低登熟性と茎内NSC蓄積性との共存性を明らかにし、さらにLPW4が示した実肥による採種効率回復効果に対するprl5及びPRL4導入の影響を評価する。これまでの結果をまとめ、論文作成・発表や学会発表を行う。
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