環境変化によるイネ芒形質可塑性の分子メカニズムの解明

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 16H01464
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 芦苅 基行 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (80324383)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: イネ / 芒 / 可塑性

研究実績の概要

2017年度はRAE3のクローニングを試みた。ファインマッピングにより4つ遺伝子に絞り込んだ後、塩基配列の比較から候補遺伝子を１つ見いだした。また、染色体断片置換系統群を用いた解析から、RAE1/An-1とRAE2は芒伸長に対して独立に機能し、両方を機能型で持つ系統は片方だけを持つ系統より長い芒を呈する、すなわち相加的に働くことが示された。一方でRAE3を機能型で持っていても芒は伸長せず、RAE1/An-1もしくはRAE2とペアになって働くことが示された。RAE1/An-1-RAE2-RAE3の遺伝的上位性を明らかにするため、RAE1/An-1–RAE3をペアでもつ系統(A)、RAE2 -RAE3 をペアでもつ系統(B)、RAE3のみをもつ系統(C)、SGR19系統を用いてqRT-PCRにより各遺伝子発現レベルを検証した。その結果、AとBではRAE1/An-1、RAE2が高発現しているのに対し、CとSGR19では両方の遺伝子発現は低く抑えられていた。このことからRAE3はRAE1/An-1、RAE2の遺伝的上位にあり両方の遺伝子発現を制御していることが示唆された。また前年度までは、O. rufipogonまたはO. glaberrimaを供与親、O. sativaを背景親としたCSSLを用いて解析を行っていた。今年度はO. sativaを背景親に固定し、AAゲノム種のイネ7つを供与親とする11のCSSLを解析することで、上記の2種以外のAAゲノム種イネがもつ芒関連遺伝子について広く議論しようと試みた。各系統における芒長と一穂あたりの有芒種子割合を調査した結果、複数の染色体領域が保存されていることが明らかとなった。特に第4、第8染色体が供与親に置換した系統はほぼ全て有芒であり、配列解析の結果RAE1/An-1とRAE2が機能型であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Cornel University(米国)
• [国際共同研究] Cornel University(米国)
• [雑誌論文] Construction of rice chromosome segment substitution lines harboring <i>Oryza barthii</i> genome and evaluation of yield-related traits (2017)
  • 著者名/発表者名: Bessho-Uehara K., Furuta T., Masuda K., Yamada S., Angeles-Shim R., Ashikari M., *Takashi T.
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 67 号: 4 ページ: 408-415
  • DOI: 10.1270/jsbbs.17022
  • NAID: 130006164464
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of function at RAE2, a novel EPFL, is required for awnlessness in cultivated Asian rice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bessho-Uehara K, Wang DR, Furuta T, Minami A, Nagai K, Gamuyao R, Asano A, Angeles-Shim RB, Shimizu Y, Ayano M, Komeda N, Doi K, Miura K, Toda Y, Kinoshita T, Okuda S, Higashiyama T, Nomoto M, Tada Y, Shinohara H, Matsubayashi Y, Greenberg A, Wu J, Yasui H, Yoshimura A, Mori H, McCouch SR, Ashikari M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 113 号: 32 ページ: 8969-8974
  • DOI: 10.1073/pnas.1604849113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ホルモンと作物～イネの芒はどうして喪失したか～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 別所ー上原奏子、古田智敬、芦苅基行
  • 雑誌名: 生物の科学 巻: 70 ページ: 366-370
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] イネAAゲノム種における芒形成遺伝子の保存と芒表現型の調査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 別所-上原奏子、山形悦透、増田健吾、吉村淳、芦苅基行
  • 学会等名: 日本育種学会 第132回講演会
• [学会発表] Variation in cysteine residue number in REGULATOR OF AWN ELONGATION 2, a novel EPFL gene, leads to awnlessness in rice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bessho- Uehara K. ＊, Wang D. R, Furuta T. ＊＊, Minami A., Nagai K, Gamuyao R., Asano K. ＊＊, Shim R. ＊＊, Shimizu Y＊＊, Ayano M., Komeda N., Doi K., Miura K. ＊＊, Greenberg A., Wu J. Z., Yasui H., Yoshimura A., Mori H., McCouch S. R., Ashikari M.
  • 学会等名: Latest Advances in Plant Development & Environmental Response
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] 芒形成原因遺伝子RAE2の同定により明らかとなったアジアとアフリカにおけるイネ栽培化の歴史 (2016)
  • 著者名/発表者名: 別所-上原奏子, Diane R. Wang, 古田智敬, 南杏鶴, 永井 啓祐, 浅野賢治, 三浦 孝太郎, 清水義弘, 綾野まどか, 土井一行, 米田典夫,Greenberg Anthony, 安井秀, 吉村淳, 呉健忠, Susan R. McCouch, 芦苅 基行
  • 学会等名: 日本育種学会 第130回講演会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2016-09-24
• [備考] 高次生体分子機能研究分野（芦苅研究室）
  • URL: http://motoashikari-lab.com/result/