Vigna属野生植物を利用した超耐塩性・超アルカリ耐性・共生利用型新作物の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25292209
• 研究機関: 独立行政法人農業生物資源研究所
• 研究代表者: 友岡 憲彦 国立研究開発法人農業生物資源研究所, 多様性活用研究ユニット, ユニット長 (40373253)
• 研究分担者: 横山 正 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70313286)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 耐塩性 / 野生マメ科植物 / 根粒菌 / 共生窒素固定

研究実績の概要

ダイズ（エンレイ）とBradyrhizobium属根粒菌（系統名USDA110)の組み合わせを比較対象として、実験を行った。その結果、以下のことが明らかになった。
共生成立に重要な役割を果たすと考えられている根毛は、根粒菌が分泌するNod Factorと呼ばれる物質に反応して変形（カーリング）する。塩処理がカーリングに与える影響を調べたところ、80mMの塩処理によってマリナの根毛のカーリングが５％程度に減少していた。一方ダイズの根毛のカーリングは２５％程度を維持していた。このことが、耐塩性自体はダイズよりはるかに優れているマリナの、80mM程度の塩条件下における根粒形成を阻害した要因のひとつと考えられた。
次に、根粒着生直後の根粒源基肥大期における塩処理（７日間）の影響を比較した。その結果、200mM NaClまでは、ダイズとマリナの生育や根粒数、N固定能力に差はみられなかった。しかし、400mM NaClにおいてはダイズは枯死した一方、マリナでは根粒数６６％、N固定能力５９％を維持できていた。次に、根粒成熟期（播種後２８日目）からの７日間の塩処理の影響を比較した。根粒着生数について、ダイズ共生系では40mMNaCl処理から顕著な減少が見られたのに対し、ハマアズキ共生系では600mMNaCl濃度下でも維持され、僅かに増加していた。また、窒素固定能力については、ダイズ共生系はNaCl濃度が上昇するにつれて急激に低下し、200mMで16%、400mMでは5%、600mMでは2%まで低下して完全に阻害された。一方、ハマアズキでは、NaCl処理による減少が見られるものの、200mMで53%を維持し、600mMでも25%の活性を発現していた。このことから、ハマアズキ共生系は根粒成熟期の耐塩性に優れていることが示唆され、一度根粒が形成されると共生機構は高い耐塩性を示すことが分かった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27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] Growth rate and gene expression of a mutant of a TetR family transcriptional regulator gene (blr7984) in Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110 (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoko Ohkama-Ohtsu, Haruna Honma, Mariko Nakagome, Maki Nagata, Hiroko Yamaya-Ito, Yoshiaki Sano, Norina Hiraoka, Takaaki Ikemi, Akihiro Suzuki, Shin Okazaki, Kiwamu Minamisawa and Tadashi Yokoyama
  • 雑誌名: Microbes Environ 巻: 0 ページ: 0
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genotypic difference in (137) Cs accumulation and transfer from the contaminated field in Fukushima to azuki bean (Vigna angularis). (2016)
  • 著者名/発表者名: Win K.T., Oo A.Z., Kojima K., Salem D., Yamaya H., Bellingrath-Kimura S.D., Tomooka N., Kaga A., Ohkama-Ohtsu N., Yokoyama T.
  • 雑誌名: J Environ Radioact 巻: 159 ページ: 138-147
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.04.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic Diversity and Symbiotic Phenotype of Hairy Vetch Rhizobia in Japan. (2016)
  • 著者名/発表者名: KunYuan, HiroKi Miwa, MaKi IizuKa, Tadashi Yokoyama, Yoshiharu Fujii, and Shin Okazaki
  • 雑誌名: Microbes Environ 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME15184
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Varietal differences in growth and Cs allocation of blackgram (Vigna mungo) under water stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Win K.T., Oo A.Z., Aung H.P., Terasaki A., Yokoyama T., Bellingrath-Kimura S.D.
  • 雑誌名: Environ. Exp. Botany 巻: 109 ページ: 244-253
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Peribacteroid solution of soybean root nodules partly induces genomic loci for differentiation into bacteroids of free-living Bradyrhizobium japonicum cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohkama-Ohtsu N., Ichida S., Yamaya H., Ohwada T., Itakura M., Hara Y., Mitsui H., Kaneko T., Tabata S., Tejima K., Saeki K., Omori H., Hayashi M., Maekawa M., Murooka Y., Tajima S., Simomura S., Nomura M., Uchiumi T., Suzuki A., Shimoda Y., Abe M., Minamisawa K., Arima Y., Yokoyama T.
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr., 巻: 61, ページ: 461-470
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel genetic resources in the genus Vigna unveiled from gene bank accessions (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Somta P, Muto C, Iseki K, Naito K, Pandiyan M, Natesan S, Tomooka N
  • 雑誌名: Plos ONE 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: DOI: 10.1371/jurnal.pone.0147568
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Vigna Genome Server, 'VigGS': A genomic knowledge base of the genus Vigna based on high-quality, annotated genome sequence of the azuki bean, Vigna angularis (Willd.) Ohwi & Ohashi. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Naito K, Takahashi Y, Sato T, Yamamoto T, Muto I, Itoh T, Tomooka N
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology. 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv189
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A homoploid hybrid between wild Vigna species found in a limestone karst (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Iseki K, Kitazawa K, Muto C, Somta P, Irie K, Naito K, Tomooka N
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.01050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Construction of an SSR and RAD-Marker Based Molecular Linkage Map of Vigna vexillata (L.) A. Rich (2015)
  • 著者名/発表者名: Marubodee R, Ogiso-Tanaka E, Isemura T, Chankaew S, Kaga A, Naito K, Ehara H, Tomooka N
  • 雑誌名: Plos ONE 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138942
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The power of single molecule real-time sequencing technology in the de novo assembly of a eukaryotic genome (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Naito K, Ogiso-Tanaka E, Takahashi Y, Iseki K, Muto C, Satou K, Teruya K, Shiroma A, Shimoji M, Hirano T, Itoh T, Kaga A, Tomooka N
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 0
  • DOI: 10.1038/srep16780
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Salt tolerance in wild relatives of adzuki bean, Vigna angularis (Willd.) Ohwi & Ohashi (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y., Marubodee R., Ogiso-Tanaka E., Iseki K., Isemura T., Takahashi Y., Muto C., Naito K., Kaga A., Okuno K., Ehara H., Tomooka N
  • 雑誌名: Genetic Resources and Crop Evolution 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1007/s10722-015-0272-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reciprocal translocation identified in Vigna angularis dominates the wild population in East Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Wang L, Kikuchi S, Muto C, Naito K, Isemura T, Ishimoto M, Cheng X, Kaga A, Tomooka N
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 0 ページ: 0
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0720-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Vigna属野生植物の環境耐性型新作物の開発に向けた根粒菌のイオンビーム照射による改良 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山雄大¹・武田喜代子¹・友岡憲彦²・横山正³ ・佐藤勝也⁴・大野豊
  • 学会等名: 第10回高崎量子応用研究シンポジウム
  • 発表場所: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 高崎量子応用研究所
  • 年月日: 2015-10-08