倒伏抵抗性極強の水稲品種開発のための極強稈性の生理機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25660014
• 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, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80213643)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 水稲 / 倒伏抵抗性 / 強稈性 / 皮層繊維組織 / セルロース / ヘミセルロース

研究実績の概要

高収量、高バイオマス水稲品種の開発においては、地上部全体を支える倒伏抵抗性の向上が不可欠である。そのためには、太稈性と強稈質がもたらす強稈性の改良が重要な研究課題になるが、一般に稈を太くすると稈質がもろくなる関係があり、そのことが強稈性の改良を困難としてきた。そこで本研究では、強稈性のその生理機構を解明することを目的に、強稈質に関わる性質に相違のある品種、系統、極強稈品種より作出した太稈性および強稈質の組換え固定系統を用いて、強稈質に関わるヤング率、皮層繊維組織の厚さ、皮層繊維細胞数、細胞壁を構成するセルロース、ヘミセルロース含有率および密度について解析を行った。
その結果、リーフスターはタカナリや親の中国117号と比べてヤング率が高く、皮層繊維組織が厚く発達し、皮層繊維細胞の細胞壁の２次成長がよく、細胞壁が厚く肥厚する性質をもつことがわかった。一方、ヤング率の小さいタカナリや中国117号では、皮層繊維組織の２次壁の肥厚が悪く、中が空洞化する細胞が多くみられ、稈の脆さの原因となっていることがわかった。また、リーフスターはセルロース、ヘミセルロース密度が著しく高く、皮層繊維組織のほか、柔組織細胞の細胞壁にも多く集積することが明らかになった。リーフスターのヘミセルロース含有率および密度を高める対立遺伝子は第５染色体にあり、コシヒカリの遺伝背景にリーフスターの第５染色体全域の断片をもつ組換え固定系統は、リーフスターと同様にヘミセルロース含有率、および密度が高い性質をもつことから、リーフスターのもつ太稈遺伝子と強稈質遺伝子をコシヒカリに集積することにより、強稈性の改良が可能となることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation of a novel lodging resistance QTL gene involved in strigolactone signaling and its pyramiding with a QTL gene involved in another mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Yano, Taiichiro Ookawa, Koichiro Aya, Yusuke Ochiai, Tadaashi Hirasawa, Takeshi Ebitani, Takeshi Takarada, Masahiro Yano, Toshio Yamamoto, Shuichi Fukuoka, Jianzhong Wu, Tsuyu Ando, Ordonio Reynante, Ko Hirano, Makoto Matsuoka
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 8 ページ: 303-314
  • DOI: 10.1016/j.molp.2014.10.009
• [雑誌論文] Increased lodging resistance in long-culm, low-lignin gh2 rice for improved feed and bioenergy production (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiichiro Ookawa, Kazuya Inoue, Makoto Matsuoka, Takeshi Ebitani, Takeshi Takarada, Toshio Yamamoto, Tadamasa Ueda, Tadashi Yokoyama, Chisato Sugiyama, Satoshi Nakaba, Ryo Funada, Hiroshi Kato, Motoki Kanekatsu, Koki Toyota, Takashi Motobayashi, Mehran Vazirzanjani, Seisyu Tojo, Tadashi Hirasawa
  • 雑誌名: Scientic Reports 巻: 4 ページ: 1038
  • DOI: 10.1038/srep06567
• [学会発表] 水稲の強稈性に関与する太稈および強稈質関連形質の量的形質遺伝子座解析 －リーフスターとコシヒカリの組換え自殖系統を用いて－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木浩貴、松木美紗、山本敏央、上田忠正、平沢正、大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第239 回講演会
  • 発表場所: 日本大学（神奈川県藤沢市）
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [学会発表] 水稲稈の高炭水化物蓄積および強稈質に関わる形質の量的遺伝子座解析 －リーフスターとコシヒカリの組換え自殖系統を用いて－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 松木美紗、鈴木浩貴、山本敏央、上田忠正、大杉立、青木直大、平沢正、大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第239 回講演会
  • 発表場所: 日本大学（神奈川県藤沢市）
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [学会発表] 水稲における強稈関連形質の量的形質遺伝子座の特定とその作用機作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本一洋、山本敏央、上田忠正、平沢正、大川泰一郎
  • 学会等名: 日本作物学会第239 回講演会
  • 発表場所: 日本大学（神奈川県藤沢市）
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-28