2017 Fiscal Year Annual Research Report
変異体を用いたイネ茎における糖・デンプン蓄積機構の解明
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15H02428
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
大杉 立 東京農業大学, その他部局等, 教授 (40343107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 直大 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (70466811)
廣瀬 竜郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (90355579)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ショ糖代謝 / イネの多用途利用 / イネ茎部 / 突然変異体 / ショ糖転流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テーマ１）①液胞型インベルターゼ・アイソジーン（INV2およびINV3）の遺伝子破壊系統（INV2-KO, INV3-KO；原品種「日本晴」）について解析を進めた。INV2-KOについては、圃場試験において茎部の可溶性糖含量が野生型に比べて高くなることが示されたため、INV2-KOに野生型のINV2遺伝子を導入した相補系統を作出し、現在、解析を進めている。②葉中デンプン過剰蓄積を示すLSE変異体のうち、転流経路が阻害されていると予想されているLSE3変異体について、その原因遺伝子の候補を2個に絞り込み、それぞれについて相補試験を試みたが、表現型の回復はみられなかった。
テーマ２）既存の茎部高デンプン性飼料稲品種「リーフスター」もしくは茎部高糖性飼料稲品種「たちすずか」に対して、AGPL1遺伝子の機能欠損により茎部にデンプンをほとんど蓄積しない「日本晴」変異系統を交配し、さらにそれぞれの親となった飼料稲品種を戻し交配した後代（BC1F2）を圃場展開し、収穫期の茎部糖・デンプン含量と遺伝子型との関係を調べた。その結果、親品種の如何に関わらず茎部デンプン含量がほぼゼロになるとともに、可溶性糖は正常型個体やヘテロ個体に比べて２倍程度に増加した。なお、当初計画に含まれていた「日本晴」STN1（少分げつ性変異系統）/AGPL1-KO変異体については、矮性を示すことが明らかとなったため、解析を中止した。
テーマ３）EMS処理によって突然変異を誘発した「日本晴」変異系統について、前年度までに得られた候補系統（7系統）の後代およびそれらの一部の戻し交配系統（BC1F2）を用いて、出穂期以降の茎（葉鞘＋稈）の搾汁液糖度（BRIX値）による解析を進めた。その結果、高ショ糖蓄積形質を示す個体がみとめられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
テーマ１）①液胞型インベルターゼ遺伝子の生理機能解析は順調に進んでいる。2個のアイソジーンの遺伝子破壊系統の解析に加えて、それぞれのプロモーター解析系統および相補系統の作出が完了している。INV2については解析中であるが、INV3については解析が終了しこれまでに得られた成果を原著論文として発表した（Morey et al. 2018）。②LSE2およびLSE3の原因遺伝子の同定に遅れが生じているが、現在、MutMap法による原因遺伝子の同定に向けた準備を進めている。
テーマ２）当初計画に含まれていた「日本晴」STN1/AGPL1-KO変異体の解析を中止したが、リーフスター／AGPL1-KOやたちすずか／AGPL1-KOの戻し交配系統（BC1F2）の解析から、収穫期の茎部可溶性糖が正常型個体やヘテロ個体に比べて２倍程度に増加することが示されたことは大きな成果といえる。一方で、AGPL1機能欠損ホモ個体の可溶性糖とデンプンをあわせた全糖・デンプン含量は正常型個体やヘテロ個体のそれよりも明らかに低く、光合成産物の一部が糖・デンプンとは異なる未知のシンクに移行した可能性が示唆されており、次年度の後代を用いた解析に期待がもてる。
テーマ３）既に得られていた候補系統および戻し交配系統の解析から、高ショ糖蓄積形質を示す個体が確認されたことは大きな成果と言える。特に、戻し交配系統では高ショ糖形質が固定されつつあると考えられ、次年度に繋がる成果が得られている。
以上のことから概ね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
テーマ１)「イネ茎葉部におけるショ糖代謝・転流機構の解明」では、①液胞型インベルターゼの２つのアイソジーンのうち、茎部の糖代謝への関与が示唆されているINV2に焦点を絞り、プロモーター解析系統および相補系統を用いて出穂期以降の茎部における糖蓄積パターンとの関連性を明らかにする。②葉中デンプン過剰蓄積を示すLSE2およびLSE3変異体については、MutMap法による原因遺伝子の同定を試みる。
テーマ２)「イネ茎部におけるデンプン・ショ糖の分配および蓄積機構の解明」では、①リーフスター/AGPL1-KO_BC2系統およびたちすずか/AGPL1-KO_BC1系統の自殖後代（F3）を用いて、AGPL1-KOの有無と分げつ数、茎葉乾物重、および茎葉部におけるデンプン・可溶性糖濃度の蓄積パターンに焦点を絞って解析する。
テーマ３)「イネ茎中ショ糖蓄積変異体を用いた高糖性に関わる新規遺伝子の探索」では、既に得られた候補系統（個体）の自殖後代について茎中のデンプン・可溶性糖濃度の蓄積パターンの解析を行うとともに、一部の系統については戻し交配を行う。
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Research Products
(2 results)
