| 研究課題/領域番号 |
16K18565
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
永井 啓祐 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 特任助教 (30648473)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 洪水耐性 / 節間伸長 / 酸素動態 / 撥水性 |
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| 研究実績の概要 |
浮イネは洪水時に水位の上昇に応じて節間を伸長させることで葉を水面上に出し、光合成の維持と酸素の獲得をしていると考えられている。しかし、部分冠水下の浮イネの酸素動態は既に報告されているが、大気から酸素などの気体を獲得できない完全冠水下における浮イネの酸素動態と節間伸長性については明らかにされていない。そこで、完全冠水時における浮イネ節間内の酸素動態を、針状光学酸素計を節間内に挿入することで調べた。その結果、通常生育条件下の浮イネ節間内の酸素分圧は常時、大気中の酸素分圧と平衡状態であったのに対して、完全冠水下では日中に高酸素状態、夜間に低酸素状態を示した。しかし、3日間の実験期間を通して無酸素状態になることはなかった。このことは完全冠水下においても酸素を獲得していることを示唆した。そこで、完全冠水下における節間内の酸素動態と葉の撥水性の関係を調べたところ、葉の撥水性を除去すると節間内の酸素量が昼夜を通して顕著に減少し、特に夜間は無酸素状態になった。また、通常の浮イネは完全冠水下で節間伸長するのに対して、葉の撥水性を除去した浮イネでは節間伸長が有意に抑制された。これらのことから、葉の撥水性と節間内の酸素動態は密接に関連しており、完全冠水下において浮イネは葉を通した節間内の酸素量を維持することで節間伸長を可能にしていると考えられた。
また、イネの葉において撥水性が喪失した変異体の解析を行った結果、wax合成に関与する新規因子を同定した。冠水した野生型の葉の表面には気体層が形成されるが、変異体では気体層が早期に消失した。さらに葉の撥水性と水中光合成能の関係を調べたところ、野生型では水中における光合成が維持されたのに対して、変異体では有意に低下した。これらのことから、葉の表層waxによる撥水性はイネの水中での気体交換を可能にすることで光合成を維持していることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究項目「冠水時における浮イネ節間の機能の解明 」に関して、1) 浮イネ節間内の酸素動態の解明と、それに関連した2) 葉の撥水性と耐水性の関係の解明において一定の研究成果が得られた。前者に関しては現在、論文執筆中であるが、後者に関しては論文出版された。
上記以外に「QTL原因遺伝子の単離・機能解析」のうち、第1染色体上のQTLに関しては原因遺伝子の同定、および機能解析を終えている。これについては、研究計画通りに平成29年度に論文投稿まで至った。現在、revise中であるため平成30年度中の出版を目指している。研究項目の「節間に存在する介在分裂組織における細胞分裂の制御機構の解明」に関しては計画通り、平成28年度に得られた結果をもとに平成29年度に再現性の確認を行った。これに関しては論文執筆中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、revise中の「第 1 染色体に座乗する QTL 原因遺伝子のクローニング」に関して平成30年度の出版を目指す。「複数の QTL 領域を保持した系統(ピラミディング系統)の形質評価」に関しては平成28年度および平成29年度に得られた結果をもとに論文執筆を行う。平成29年度に既に論文執筆中も課題「冠水時における浮イネ節間の機能の解明」および「節間に存在する介在分裂組織における細胞分裂の制御機構の解明」については本年度中の出版を目指す。
研究項目「QTL原因遺伝子の単離・機能解析」のうち、第3染色体上のQTLについて平成29年度までに原因遺伝子の同定、および機能解析の一部が終了している。また、これまでに第3染色体原因遺伝子の生理学的および形態学的な機能を過剰発現体および準同質遺伝子系統を用いて明らかにしており、これらの知見をもとに平成30年度はRNA-seqによる遺伝子発現に及ぼす影響やタンパク質間相互作用因子の探索を行い分子レベルでの詳細な機能解析を行う。
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