| 研究課題/領域番号 |
24K01729
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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39010:遺伝育種科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
犬飼 義明 名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 教授 (20377790)
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| 研究分担者 |
兒島 孝明 名城大学, 農学部, 准教授 (40509080)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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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 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2026年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2024年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | イネ / 根系形成 / 分子機構 / 補償生長 / ストレス応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イネの耐乾性を高める上では、側根と呼ばれる分枝根の発育を促すことが有効であるが、その分子機構の解明や育種利用を可能にする遺伝子座の同定は進んでいない。これに関して我々は、乾燥ストレスの有無による側根形態の違いがOUR1/OsbZIP1やOsWOX10転写因子によってもたらされることを見出した。そこで本研究では、これら転写因子の標的遺伝子の同定、発現・機能解析を行うことにより、乾燥下での根域拡大の可塑性をもたらす分子機構の解明を目指す。さらに、イネ科の畑作物に見られる冠根形成能の抑制戦略を同一個体にあわせて導入することにより、これまでにない優れた根系形態を有するイネ系統の作出に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
イネの根系は一本の主根（種子根）と成長に伴い茎葉節から次々と形成される不定根（冠根）、およびそれらから発生する数多くの側根によって構成される。このうち、耐乾性を高める上では側根の発育を促すことが有効であるが、その分子機構の解明や育種利用を可能にする遺伝子座の同定は進んでいない。これに関して我々は、乾燥ストレスの有無による側根形態の違いがOUR1/OsbZIP1やOsWOX10転写因子によってもたらされることを見出した。本年度は、以下の項目について解析を進めた。
①OUR1/OsbZIP1の標的因子であり、側根の分枝能をもたらすGeneX の探索：OUR1/OsbZIP1-GFP過剰発現体を対象に、GFP抗体を用いたChIP-seqにより本転写因子の標的遺伝子の探索を試みた結果、これまでのRNA-seq解析結果の利用も含め、複数の標的候補遺伝子の同定に至った。現在は、これらを対象にゲノム編集ツール（CRISPR/Cas9）により機能欠損変異体を作出することにより、側根形成への関与を確認中である。
②OUR1/OsbZIP1パラログ遺伝子の機能と有用性評価：イネゲノム中にはOUR1/OsbZIP1のパラログ（OsbZIP18）が存在し、両者の発現パターンは非常に類似している。本年度は、Osbzip18 機能欠損変異体や両遺伝子の二重変異体の作出に成功した。
③冠根数削減による側根発育の促進：加えて本研究では、イネ科の畑作物に見られる冠根形成能の抑制戦略を同一個体にあわせて導入することにより、これまでにない優れた根系形態を有するイネ系統の作出を目指している。これまでに選抜した冠根数が緩やかに減少する染色体断片置換系統群間にて交配し、本年度は冠根数が連続的に異なる系統の作出に成功した。現在は、まずはOUR1遺伝子を対象にCRISPR/Cas9による機能欠損変異体の作出を試みている。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
研究当初は、OUR1/OsbZIP1はヒストン修飾の1つであるH3K27me3の付与を通して側根発育を制御するものと考えていた。しかし、本抗体を用いたChIP-qPCR解析の結果、必ずしもこのヒストン修飾との関係を見出せず、そのため次世代シーケンサーを用いた解析へ進むことができなかった。現在は他のヒストン修飾を対象に解析を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述のように、現在はOUR1の標的候補遺伝子を対象にゲノム編集ツールにより機能欠損変異体を作出することにより、側根形成への関与を確認中である。これによりその関与が確認された後は、本標的遺伝子の過剰発現体を野生型、およびour1/Osbzip1変異体背景にて作出し、特に後者に関して飛躍的な側根分枝能の向上が見られるか否かを評価する。
加えて、この特性とイネ科の畑作物に見られる冠根形成能の抑制戦略とを同一個体にあわせて導入することにより、これまでにない優れた根系形態を有するイネ系統の作出に挑戦する。上述のように、これまでに選抜した冠根数が緩やかに減少する染色体断片置換系統群間にて交配し、本年度は冠根数が連続的に異なる系統の作出に成功し、現在はOUR1遺伝子を対象にCRISPR/Cas9による機能欠損変異体の作出を試みている。次年度は本個体を対象にOUR1の標的候補遺伝子の機能欠損を導入し、その評価を行う。
また、側根発育を促すOsWOX10転写因子にも注目し、同様に標的候補遺伝子を探索することにより、根系形態を改良する上での更なる有用遺伝子群の取得を試みる。
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