| 研究課題/領域番号 |
18K05602
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
平野 達也 名城大学, 農学部, 教授 (30319313)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | イネ / 葉鞘 / デンプン分解 / α-アミラーゼ / β-アミラーゼ |
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| 研究実績の概要 |
イネ葉鞘における出穂後のデンプン分解制御機構を明らかにするため、出穂期以降の葉鞘において発現が活発なβ-アミラーゼアイソジーンであるOsBAM2、OsBAM3およびOsBAM5に関して、昨年度はOsBAM2とOsBAM5の二重発現抑制系統（OsBAM2&5 KD）を作出することに成功した。そこで、今年度は、OsBAM2&5 KDの2系統に加えて、すでに作出済みであったOsBAM2, 3&5 KDの2系統と非形質転換体である日本晴（WT）を栽培し、その表現型を比較した。その結果、OsBAM2およびOsBAM5の発現抑制により、出穂期以降の葉鞘におけるデンプン分解が抑制されることが示された。一方、OsBAM2、OsBAM3およびOsBAM5の3つの遺伝子ともに発現が抑制された系統では、出穂期以降の葉鞘におけるデンプン含量の低下が遅くなるものの、デンプン過剰の表現型は示さなかった。
超多収飼料用イネ品種タカナリでは、出穂後の葉鞘におけるデンプン含量の低下が著しく、それにはα-アミラーゼアイソジーンのひとつであるRAmy2Aが重要な役割を担っていることが、本課題の研究により明らかになっている。そこで今年度は、タカナリを原品種としたRAmy2A KDにおいて、収量構成要素を詳細に解析した。RAmy2A KDでは、出穂期から出穂10日後にかけての稈および葉鞘におけるデンプン分解が著しく抑制されるが、そのことは登熟歩合の著しい低下をもたらした。その結果、RAmy2A KDでは野生型のタカナリと比べて、一株あたり収量が有意に低下することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度は、OsBAM2&5 KDとOsBAM2, 3&5 KDにおいて、稈および葉鞘におけるデンプン含量の変化の違いを比較し、収穫期に穂を採取して、収量構成要素を調査することを目的と一つとしていた。その研究に関してはほぼ予定どおりに進捗し、成果が得られた。ただ、収量構成要素については単年度の結果で判断するのは難しく、来年度にも再試験が必要であると考えている。また、OsBAM2, 3&5 KDの表現型に関しては、他の系統での解析も行い、評価したいと考えている。
タカナリを原品種としたRAmy2A発現抑制系統に関しては、予定どおり収量構成要素の解析が終了した。さらに、再現性の確認も実施することができた。また、出穂後の葉鞘におけるデンプン分解にRAmy2Aが果たす役割について日本晴とタカナリ間での差異を検証するため、日本晴を原品種としたRAmy2A発現抑制系統の作出を進めることを計画していたが、その計画は予定していた以上に進捗し、T2世代の種子を得ることができた。ただし、日本晴とタカナリからRAmy2Aのコーディング領域ならびにプロモーター領域を単離し、その塩基配列を比較するという課題を計画していたが、その実験はまだ実施できていない。
出穂後の稈や葉鞘におけるデンプン含量の減少程度および収量特性が異なる品種間でのデンプン代謝の違いをさらに解明するため、日本晴とタカナリに加えていくつかのイネ品種を栽培し、出穂前から登熟期にかけての葉鞘におけるデンプン代謝関連酵素の発現レベルを調査する予定であった。しかし、栽培は進めたものの、生育状況が悪く、解析にはふさわしくなかったことから来年度に改めて実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
β-アミラーゼ遺伝子に関する研究では、OsBAM2, OsBAM3およびOsBAM5の3重発現抑制系統に関して、今年度に使用した系統とは別の系統も栽培して、葉鞘や節間のデンプン含量の変化を詳細に解析し、今年度得られた結果の再現性を確認する。その結果と、今まで得られてきたOsBAM2とOsBAM3の二重発現抑制、ならびにOsBAM2とOsBAM5の二重発現抑制による表現型の違いを比較し、３つのβーアミラーゼ遺伝子の稈・葉鞘における働きの違いについて考察する。さらに、葉鞘における発現レベルが上記3つのβーアミラーゼアイソジーンに次いで高いことがわかっているOsBAM9についても、その発現抑制系統を栽培して、表現型の解析を進める。
αーアミラーゼアイソジーンのRAmy2Aに関しては、タカナリでの機能を明らかにすることができたが、日本晴の葉鞘におけるデンプン分解にはどの程度の役割を担っているのかを明らかにするため、今年度に作出することができた日本晴を原品種としたRAmy2A KD系統を栽培し、葉鞘におけるデンプン含量の変化を経時的に解析する。また、日本晴の葉鞘ではRAmy2Aの発現レベルはタカナリよりも低いことから、プロモーター領域ならびにコーディング領域の塩基配列の違いを解析する。
これまで解析してきた各遺伝子の発現レベルと葉鞘のデンプン代謝との関係を幅広く検証するため、タカナリと日本晴に加えて様々なイネ品種を栽培し、出穂期前から登熟期にかけての葉鞘におけるデンプン含量および各遺伝子の発現レベルを詳細に解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度の報告書に記載したように、研究計画調書提出時では、初年度（平成30年度）の物品費のうち設備備品費として120万円を計上していたが、採択時の交付額が減額されたために、予定していた約120万円の備品である分光光度計を購入すると研究補助員の雇用と消耗品の購入が困難となった。そこで、分光光度計は15年以上前に購入したものがまだ使用可能であったことから、その購入を取りやめて、交付額を研究補助員の雇用と実験に必要な消耗品に充てることとした。また、交付予定の研究経費のうち、初年度に全研究経費の半分に相当する170万円が配分され、2年目（令和元年度）と3年目（令和2年度）の配分額はそれぞれ90万円と80万円で、初年度と比べて極端に少なくなった。2年目と3年目に研究補助員を雇用した上で研究に必要な消耗品費を捻出するために、平成30年度の交付額を令和元年度に持ち越すように研究計画を工夫して実施した。その結果、今年度は平成30年度からの持ち越し額として40万円以上を確保した上で予定どおり研究を遂行してきた。
以上の経緯から、今年度末に30万円ほどが残予算となり、次年度使用額となったが、研究の遂行上はまったく問題はない。次年度には、当初配付額80万円と上記残予算約30万円を合わせた110万円ほどの予算により、研究補助員を雇用し、最終年度の研究に必要な試薬類や植物育成用消耗品を購入する計画である。
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