| 研究課題/領域番号 |
19H02941
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
近藤 始彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00355538)
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| 研究分担者 |
杉浦 大輔 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (50713913)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | イネ / 窒素固定 / エンドファイト / 炭水化物 |
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| 研究実績の概要 |
圃場試験において高NSC蓄積性の多収品種やインディカ・ジャポニカ品種（Oryza sativa L.）およびアフリカイネ(O glaberrima Steud.)を含む多様な品種・系統について茎部の窒素固定活性を比較した。調査は活性が高まると考えられる幼穂形成～出穂期を中心に窒素固定活性をアセチレン還元活性（ARA）により評価することで行った。その結果、ARAには品種間差異が認められ、アフリカイネCG14など窒素固定ポテンシャルの高い品種を明らかにした。これらの品種では遊離糖が高い傾向にあった。さらに遊離糖の影響を検証するためADPグルコースピロホスホリラーゼ（AGP）遺伝子のひとつOsAGPL1のTos17挿入変異により茎部にデンプンを蓄積せず遊離糖を高集積する変異体（Agpl1）について親品種（日本晴）とARAをポット試験および圃場試験により比較した。その結果、親品種よりARAが高い傾向にあることを認めた。さらに遮光処理によって糖蓄積を低下させるとARAも低下した。これらの結果から、茎部への糖蓄積がARAに強く影響することを明らかにした。ただしこれらの糖が直接窒素固定菌の基質になるかどうかについては今後検討していく必要がある。
また日本晴やagpl1、CG14、およびデンプンを高集積するリーフスターについて茎部の全菌叢および窒素固定菌の菌叢をそれぞれ16sRNA、nifHのアンプリコン解析により解析した。その結果16sRNA、nifHともに品種や系統によって特有の菌叢を持つことを示した。nifHの解析結果より窒素固定菌としては好気性菌、嫌気性菌が存在するが前者が主体である可能性を示した。
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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
ほぼ予定通りに茎部の窒素固定ポテンシャルの高い品種・系統を明らかにすることができた。品種間差異の要因としてはNSC特に遊離糖の蓄積特性がARAと関係することが示唆されたため、Agpl1を用いて親系統との比較によって遊離糖の影響の検証を行った。またARAの異なる品種、系統については菌叢解析を行い、窒素固定菌についても品種、系統によって特有の菌叢をもつことを示すことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに茎部の窒素固定活性（アセチレン還元活性；ARA）が標準品種「日本晴」より高まる傾向が認められた高糖蓄積性のアフリカイネ品種CG14や「日本晴」変異系統について、窒素獲得能力への寄与を評価するために窒素施肥反応や低窒素適応性を調査する。また生育期間中の体内の炭素動態と窒素固定活性との関係を解析する。遮光試験によって遊離糖の低下が間接的にARAに影響する可能性も示されたため、今後遊離糖以外の代謝産物についてもより広範囲にARAとの関係を解析することが有用と考えている。また品種、系統の窒素固定ポテンシャルを引き出すために多様な土壌条件がイネ体のARAに及ぼす影響を解析する。さらに窒素固定活性の高いモデルイネの作出を目指して細胞間隙中の糖濃度を高める組替え系統について、ARAの高い系統を選抜、絞り込むとともにその特性の詳細を解析する。
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