高収量・高バイオマスイネ開発のための強稈性遺伝子座の生理機能の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21380013
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 作物学・雑草学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 大川 泰一郎 東京農工大学, 大学院・農学研究院, 准教授 (80213643)
• 研究分担者: 平沢 正 東京農工大学, 大学院・農学研究院, 教授 (30015119) ; 横山 正 東京農工大学, 大学院・農学研究院, 教授 (70313286)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: イネ / 強稈性 / バイオマス / 遺伝子座

研究概要

倒伏抵抗性は、収量およびバイオマス生産量の高い品種の備えるべき最も重要な農業形質である。倒伏抵抗性に関わる強稈性関連形質の量的形質遺伝子座(QTL)を特定するため、コシヒカリと倒伏抵抗性の大きい品種との戻し交雑自殖系統群(BILs)、染色体断片置換系統(CSSLs)を用いて解析を行った。その結果、強稈性を高める効果のある2つの主要なQTLを特定し、第6染色体のQTLをSTRONG CULM2(SCM2)、第3染色体のQTLをSTRONG CULM3(SCM3)と名付けた。SCM2の原因遺伝子を単離するため、ファインマッピングおよびポジショナルクローニングを行った結果、茎頂分裂組織の細胞増殖に関与し、収量増加に関わる頴花数の増加とともに稈を太くする多面発現性遺伝子APO1を単離した。SCM2はAPO1の機能獲得型の自然変異であり、過剰発現人為突然変異体のような穂数減少、穂の形態異常など収量に対する負の影響はなく、多収、倒伏抵抗性品種の改良に有用なアリルであることがわかった。本研究のようなQTL解析とポシショナルクローニングを結合したアプローチは、今後の倒伏抵抗性の高い多収品種を改良する上で有益なアプローチであることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Identification and characterization of genomic regions on chromosomes 4 and 8 that control the rate of photosynthesis in rice leaves (2011)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S., Y. Tsuyu, N. Nito, K. Murata, T. Yamamoto, T. Ebitani, T. Ookawa and T. Hirasawa
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany ページ: 1-12
  • DOI: DOI:10.1093/jxb/erp387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of chromosome regions cotrolling the leaf photosynthetic rate in rice by using a progeny from japonica and high-yielding indica varieties (2011)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S., N. Nito, M. Kondo, T. Yamamoto, Y. Arai-Sanoh, T. Ando, T. Ookawa, M. Yano and T. Hirasawa
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 14,(2) ページ: 117-126
  • DOI: DOI:10.1626/pps.14.118
  • 査読あり
• [雑誌論文] New approach for rice improvement using a pleiotropic QTL gene for lodging resistance and yield (2010)
  • 著者名/発表者名: Ookawa, T., T. Hobo, M. Yano, K. Murata, T. Ando, H. Miura, K. Asano, Y. Ochiai, M. Ikeda, R. Nishitani, T. Ebitani, H. Ozaki, E. R. Angeles, T. Hirasawa and M. Matusoka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 1,(132) ページ: 1-11
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a rice variety with high hydraulic conductance and identification of the chromosome region responsible using chromosome segment substitution lines (2010)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S., Y. Tsuru, M. Kondo, T. Yamamoto, Y. Arai-Sanoh, T. Ando, T. Ookawa, M. Yano and T. Hirasawa
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 106,(5) ページ: 803-811
  • DOI: DOI:10.1093/aob/mcq175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomass production and lodging resistance in' Leaf Star', a new long-culm rice forage cultivar (2010)
  • 著者名/発表者名: Ookawa, T., K. Yasuda, M. Seto, K. Sunaga, H. Kato, M. Sakai, T. Motobayashi, S. Tojo and T. Hirasawa
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 13,(1) ページ: 58-66
  • DOI: DOI:10.1626/pps.13.58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Varietal differences in photosynthetic rates in rice plants, with special reference to the nitrogen content of leaves (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, T., S. Ozawa, R. D. Taylaran and T. Ookawa
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 13(1) ページ: 53-57
  • DOI: DOI:10.1626/pps.13.53
  • 査読あり
• [雑誌論文] 葉身傾斜角度による水稲の個体群吸光係数の簡易評価法の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 早田一也・大川泰一郎・本林隆・平沢正
  • 雑誌名: 日本作物学会紀事 巻: 79(2) ページ: 174-183
  • DOI: DOI:10.1626/jcs.79.174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of a high-yielding modern rice cultivar Takanari and several old and new cultivars grown with and without chemical fertilizer in a submerged paddy field (2009)
  • 著者名/発表者名: Taylaran, R. D., S. Ozawa, N. Miyamoto, T. Ookawa, T. Motobayashi and T. Hirasawa
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 12 ページ: 365-380
  • DOI: DOI:10.1626/pps.12.365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteri-zation of aroma and agronomic traits in Afghan Native Rice Cultivars (2009)
  • 著者名/発表者名: Sarhadi, W. A., T. Ookawa, T. Yoshihashi, A. K. Madadi, W. Yosofzai, Y. Oikawa and Y. Hirata
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 12,(1) ページ: 63-69
  • DOI: DOI:10.1626/pps.12.63
  • 査読あり
• [学会発表] Properties of superior lodging resistance in a new gh line derived from a cross between rice cultivars,' Leaf Star' and' Takanari' developed for forage use (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, T., H. Kato, T. Hirasawa and T. Ookawa
  • 学会等名: The 7th Asian Crop Science Conference
  • 発表場所: Bogor, Indonesia
  • 年月日: 20110927-30
• [学会発表] Characteristics of biomass production and photosynthesis in progeny lines of a cross between rice cultivars' Akenohoshi' and' Takanari' (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto, M., K. Hasebe, T. Yamamoto, T. Hirasawa and T. Ookawa
  • 学会等名: The 7th Asian Crop Science Conference
  • 発表場所: Bogor, Indonesia
  • 年月日: 20110927-30
• [学会発表] 水稲における倒伏抵抗性に関与する強稈性に関わる量的形質遺伝子座のマッピング-コシヒカリと中国117号の第2, 3染色体組換固定系統を用いて- (2011)
  • 著者名/発表者名: 大川泰一郎・中村彬良・尾崎秀宣・蛯谷武志・武士田義人・落合佑介・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第232回講演会
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] 水稲品種ハバタキの染色体断片をコシヒカリの第11染色体に置換した系統の窒素蓄積 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平沢正・村田和優・蛯谷武志・大川泰一郎・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第230回講演会
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] 水稲品種リーフスターの低リグニン性に関わる生理的,遺伝的要因の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上和也・酒井幸・平沢正・大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第230回講演会
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] 水稲多収性品種アケノホシ/タカナリ交雑後代系統における光合成および受光態勢の特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 後藤舞・長谷部弘毅・山本敏央・平沢正・大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第229回講演会
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 水稲の倒伏抵抗性に関わる稈の太さの遺伝子座の解析-コシヒカリと中国117号の第2, 3染色体のQTL候補領域の分離集団を用いて- (2010)
  • 著者名/発表者名: 武士田義人・尾崎秀宣・落合祐介・蛯谷武志・平沢正・大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第229回講演会
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 水稲における倒伏抵抗性に関与する太稈形質の遺伝子座の解析-コシヒカリと中国117号の第3染色体組換固定系統群を用いて- (2009)
  • 著者名/発表者名: 落合祐介・蛯谷武志・平沢正・大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第228回講演会
  • 年月日: 2009-09-30
• [学会発表] コシヒカリを遺伝背景とし太稈化した準同質遺伝子系統の特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾崎秀宣・大川泰一郎・村田和優・宝田研・蛯谷武志
  • 学会等名: 日本作物学会第228回講演会
  • 年月日: 2009-09-30
• [学会発表] 水稲の登熟期における葉の緑色程度,根から地上部への窒素輸送速度および根の水伝導度のQTL解析-コシヒカリ/アケノホシF4集団を用いて (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健司・山本敏央・大川泰一郎・岡崎正規・矢野昌裕・平沢正
  • 学会等名: 日本作物学会第228回講演会
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] Comparisons of the rate of photosynthesis between rice cultivars Takanari and Koshihikari with reference to growth stage and leaf nitrogen content (2009)
  • 著者名/発表者名: Taylaran, R. D., T. Ookawa, H. Usuda and T. Hirasawa
  • 学会等名: 日本作物学会第228回講演会
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] Estimation and characterization of a quantitative trait locus on chromosome 8 for leaf photosynthesis in paddy rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuru, Y., S. Asanuma, K. Murata, T. Ebitani, T. Ookawa and T. Hirasawa
  • 学会等名: Plant Biology 2009, American Society of Plant Biologists and the Physiological Society of America
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] Estimation and characterization of a quantitative trait locus on chromosome 4 for leaf photosynthesis in paddy rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, S., Y. Tsuru, T. Sueyoshi, K. Murata, T. Yamamoto, T. Ebitani, T. Ookawa and H. Hirasawa
  • 学会等名: Plant Biology 2009, American Society of Plant Biologists and the Physiological Society of America
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] Properties of culm strength, lignin content and cinnamyl-alcohol dehydrogenase in the rice cultivar, Leaf Star with high lodging resistance-Comparison with parents and gold hull and internode mutants (2009)
  • 著者名/発表者名: Ookawa, T., K. Inoue, K. Sunaga, S. Tanaka, S. Tojo and T. Hirasawa
  • 学会等名: Plant Biology 2009, American Society of Plant Biologists and the Physiological Society of America
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] Varietal differences in rates of root growth and leaf photosynthesis, hydraulic conductivity and expression of aquaporins in barley seedlings under salt stress conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Tamaki, W., M. Katsuhara, M. Yamaguchi, T. Ookawa, K. Takeda, T. Hirasawa
  • 学会等名: Plant Biology 2009, American Society of Plant Biologists and the Physiological Society of America
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2009-07-22
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~crop/