イネの根の酸素通気はアブシシン酸によってどのように制御されるか？

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25850006
• 研究機関: 福井県立大学
• 研究代表者: 塩野 克宏 福井県立大学, 生物資源学部, 助教 (20610695)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ROLバリア / 洪水 / 耐湿性 / 湿害 / スベリン / 根 / 低酸素 / イネ

研究実績の概要

水田転換畑で問題となっている畑作物の耐湿性向上が求められている。しかし、植物の耐湿性メカニズムには未解明な部分が多い。本研究課題では耐湿性の重要形質であるRadial Oxygen Loss（ROL）バリア形成をアブシシン酸（ABA）がどう制御するかを明らかにする。さらに、イネのROLバリア形成メカニズムと耐湿性の低い畑作物と比較し、それらの耐湿性が低い原因を探る。
平成25年度、ABA生合成のイネ変異体がROLバリアを形成できないことを確認した。この変異体は外生ABAによりROLバリアを復帰させた。また、野生型のイネに外生ABAを与えると強制的にROLバリアを誘導できることを確認した。続いて、イネ野生型のROLバリア形成プロセスにおけるABA量の定量を実施したところ、ROLバリアを形成している根ではABA量が低下していた。これらの結果は、ROLバリアを形成する条件下で根のABA量が減少するのにも関わらず、ABAは正にROLバリアを誘導するという矛盾を抱えている。この矛盾に対して、ABAによるシグナル伝達系に異常のある突然変異体の解析が重要な回答を与えると考え、平成26年度はABAを与えてもROLバリアを形成しないイネ突然変異体のスクリーニングを実施した。確保した多くのMNU処理により作出されたイネM2種子系統のスクリーニングを完了したが、その中からはABA非感受性の変異体を見つけることはできなかった。
これを受けて、平成27年度は当初の予定通り、マイクロアレイ実験によりROLバリア形成時にABAによって誘導される遺伝子を特定する。突然変異体が得られなかったので今年度は既知のABA非感受性となった変異体を取り寄せて劣勢ホモの種子を得ることを目指す。これにより予定通り、研究が進むと期待している。

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

平成26年度に予定通りABA非感受性の変異体のスクリーニングをしたものの、新たな変異体を得ることはできなかった。しかし、この実験計画は開始当初から失敗のリスクが高かったため、この実験と平行して、バックアップとなるよう既知のABA非感受性変異体の種子を収集を進めていた。来年度以降は既知のABA非感受性変異体の劣勢ホモの種子を得る。次年度以降にはそれら変異体がROLバリアを形成する能力を持つのかどうか検証する予定である。このため、当初の計画の進展には影響がなく、順調に進展できている。

今後の研究の推進方策

平成26年度は期待する変異体が得られなかったものの、バックアップとして進めていた既知のABA非感受性イネの収集を完了した。これら変異体を用いて「ABAがイネのROLバリア形成に関わる証明」を目指す。具体的には既に収集済みのABA非感受性変異体のイネを育てて、劣勢ホモの種子を増やす。これらの種子を用いてABA非感受性のイネにおけるROLバリア形成への影響を確認する。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度はABA非感受性の変異体のスクリーニングを進めた。期待した変異体を栽培して種子を得るための材料費や人件費を計上していたが、期待した変異体が得られなかったため次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

平成27年度には既知のABA非感受性の変異体の劣勢ホモ系統を得るために、変異体の遺伝子型を確認しながら栽培し、種子を得る。この実験は平成26年度の実験を補完するための実験であり、これに係る材料費、人件費として使用する。

研究成果

• [雑誌論文] RCN1/OsABCG5, an ATP-binding cassette (ABC) transporter, is required for hypodermal suberization of roots in rice (Oryza sativa) (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiono K, Ando M, Nishiuchi S, Takahashi H, Watanabe K, Nakamura M, Matsuo Y, Yasuno N, Yamanouchi U, Fujimoto M, Takanashi H, Ranathunge K, Franke R, Shitan N, Nishizawa NK, Takamure I, Yano M, Tsutsumi N, Schreiber L, Yazaki K, Nakazono M, Kato K
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 80 ページ: 40-51
  • DOI: 10.1111/tpj.12614
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Waterlogging tolerance and capacity for oxygen transport in Brachypodium distachyon (Bd21) (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiono K, Yamada S
  • 雑誌名: Plant Root 巻: 8 ページ: 5-12
  • DOI: http://doi.org/10.3117/plantroot.8.5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microarray analysis of laser-microdissected tissues indicates the biosynthesis of suberin in the outer part of roots during formation of a barrier to radial oxygen loss in rice (Oryza sativa) (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiono K, Yamauchi T, Yamazaki S, Mohanty B, Malik AI, Nagamura Y, Nishizawa NK, Tsutsumi N, Colmer TD, Nakazono M
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 65 ページ: 4795-4806
  • DOI: 10.1093/jxb/eru235
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] イネ科植物の根と耐湿性に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩野克宏
  • 学会等名: 第3回ブラキポディウムワークショップ
  • 発表場所: 横浜（理化学研究所横浜キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of a plant horome involved in the formation of a barrier against radial oxygen loss in rice (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Shiono
  • 学会等名: 4th International Rice Congress
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-31
  • 招待講演
• [備考] 植物環境学分野ホームページ
  • URL: http://www.s.fpu.ac.jp/kankyo/JP/Home.html