イネの超撥水性を発現する分子遺伝学的基盤の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04857
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 純一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30345186)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: イネ / 葉 / 撥水性 / 遺伝子 / ワックス

研究実績の概要

これまで葉の撥水性が低下した日本型品種由来の多数の変異体から、ワックスの生合成に関わる複数の原因遺伝子を同定してきた。これらの遺伝子の欠損によって、変異体では葉のワックス量の低下、または化学的組成の変化によって撥水性が低下したものと考えられた。しかし、これらの遺伝子の生育過程における発現解析を行ったところ、いくつかの遺伝子では葉以外の様々な組織での発現が認められた。特に花器官での発現が見られるものが存在したことから、ワックスの生合成は花器官や種子の成長過程に何らかの機能を果たしていると考えられた。そこで、種子に対するワックスの生合成遺伝子の機能を明らかにする為に、変異体の種子表面の物理性を解析した。葉の撥水性が顕著に低下した複数系統の種子を水上に静置させたところ、野生型の種子は顕著に水を弾き、水面に浮かんだのに対して、いくつかの変異体系統では水に浮かぶことなく沈んだ。このことは、これらの系統では葉の撥水性に加えて、種子の撥水性も低下していると考えられた。これらの解析から、種子の撥水性という新たな形質に関わる変異体と遺伝子の情報を入手することが出来た。今後は種子の撥水性の生物学的役割を明らかにしていく予定である。
イネにおける撥水性の多様性解析においては野生イネの中に撥水性の低下した系統を見いだしていた。これらの系統のゲノム構成と生育地との関係について考察した結果、撥水性の低下していた野生イネは栽培イネの祖先種とは遠縁の系統であり、生育地とも相関は認められなかった。このことから、栽培イネの起源種はすでに強い撥水性を保持しており、撥水性形質の変化はイネの栽培化において寄与していないものと推定された。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] BLADE-ON-PETIOLE genes temporally and developmentally regulate the sheath to blade ratio of rice leaves (2019)
  • 著者名/発表者名: Taiyo Toriba, Hiroki Tokunaga, Toshihide Shiga, Fanyu Nie, Satoshi Naramoto, Eriko Honda, Keisuke Tanaka, Teruaki Taji, Jun-Ichi Itoh, Junko Kyozuka
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 10 ページ: 619
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08479-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic mechanisms involved in the formation of root system architecture (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kitomi, Jun-Ichi Itoh, Yusaku Uga
  • 雑誌名: Rice Genomics, Genetics and Breeding 巻: - ページ: 241-274
  • DOI: 10.1007/978-981-10-7461-5_14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conserved functional control, but distinct regulation, of cell proliferation in rice and Arabidopsis leaves revealed by comparative analysis of GRF-INTERACTING FACTOR 1 orthologs (2018)
  • 著者名/発表者名: Satomi Shimano, Ken-ichiro Hibara, Tomoyuki Furuya, Shin-ichi Arimura, Hirokazu Tsukaya, Jun-Ichi Itoh
  • 雑誌名: Development 巻: 145 ページ: dev159624
  • DOI: 10.1242/dev.159624
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rice leaf hydrophobicity and gas films are conferred by a wax synthesis gene (LGF1) and contribute to flood tolerance (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kurokawa, Keisuke Nagai, Phung Danh Huan, Kousuke Shimazaki, Huangqi Qu, Yoshinao Mori, Yosuke Toda, Takeshi Kuroha, Nagao Hayashi, Saori Aiga, Jun‐ichi Itoh, Atsushi Yoshimura, Yuko Sasaki‐Sekimoto, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima, Al Imran Malik, Ole Pedersen, Timothy David Colmer, Motoyuki Ashikari
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 218 ページ: 1558-1569
  • DOI: 10.1111/nph.15070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] イネGE遺伝子のシュート再生過程における機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 八田大成・水野泉・桧原健一郎・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会135回講演会
• [学会発表] 遺伝子発現解析によるイネの葉の形態形成に関わる遺伝子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 味谷雅之・吉川貴徳・佐藤豊・長村吉晃・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会134回講演会
• [学会発表] 植物の成長制御に関与するCYP78のイネのカルス組織に対する効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八田大成・水野泉・桧原健一郎・伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会134回講演会