【研究領域課題番号】19K05751 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マグネシウム / イネ / シロイヌナズナ / MutMap / QTL-seq / 品種間差 / MutMap法 / 低マグネシウム / 次世代シーケンサー / QTL / イオン吸収

【研究成果の概要】

地上部のマグネシウム濃度が低いイネ変異体の1番染色体上にはlong deletionがあり、この領域には2つの遺伝子が含まれていた。そこで、ゲノム編集にてそれぞれをノックアウトした変異体を作出したところ、zinc fingerタンパク質をコードする遺伝子の欠損が、マグネシウム含量低下の原因と確認された。マグネシウム動態に関わるzinc fingerタンパク質が同定されたのはこれが初めてである。
低マグネシウム品種Ove-0と高マグネシウム品種Col-0のゲノムを用いてQTL-seq解析を実施し、マグネシウム濃度を制御する遺伝子座が5番染色体の0~2.3 Mbの領域に存在することを突き止めた。

【研究の社会的意義】

多量必須元素であるマグネシウムの吸収や体内動態を司る複数のイオン輸送体は同定されているが、それらが協調してマグネシウムの濃度を制御する仕組みはよくわかっていない。本研究で発見したイネの遺伝子は、微生物や哺乳類にも相同遺伝子が存在するが、これまでにマグネシウム動態への関与が示されたことはない。また、シロイヌナズナにおける候補領域にも、マグネシウムに関係する既知の遺伝子は座上しておらず、マグネシウムの濃度制御に関わる新規の因子の発見が予想される。近年、主要穀物中のマグネシウム濃度は低下の一途をたどっており、これらの遺伝子の情報は高マグネシウム品種の開発につながると期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】作物

【研究領域課題番号】02404010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / コムギ / トウモロコシ / 茎葉部 / 根系 / 分げつ / 生育 / 分枝 / 吝葉部 / 分枝根 / 品種間差 / シンクーソ-ス関係

【研究成果の概要】

イネの茎頂における葉原基の形成およびその後の発育と出葉について詳細な検討を行なうために、生育段階を的確に示す新たな指標を考案し、これを用いて主茎および分げつ茎における発育を経時的に検討した結果、茎葉部の生育の規則性を定量的に把握することができた。また、根系が茎葉部の生育と密接に対応しながら形成されることが確認され、幼穂形成期以降に急速に増大する根量およびその分布を詳細に検討することに成功した。茎葉部と根系の関係については“葉ざし"法を用いて実験的に検討された結果、光合成・水分生理と形態・生育との密接な関係が推察された。
コムギの収量を規定する分げつの生育について、とくに無効化に着目して検討を行なった結果、局所密度項かが大きな役割を果たしていることを発見した。主茎および分げつにおいては、茎葉部と根系の生育が密接に関連しながら進行することが確認できた。根系は土壊深く伸長する種子根と、土壊表面近くに大量に分布する節根とから構成されていることが明らかとなった。潅水などの栽培管理によって節根の量が大きく変化することや種子根の分枝程度が影響を受けることを定量的に検討した。
トウモロコシはイネヤコムギと異なる生育の規則性を示すため、生育段階を表示するための新たな指標を考案し、葉、茎および根の生育を、個体の体制がいつ、どのようにして決定されるのかという視点から研究を進めた結果、品種群の如何を問わず、栄養相から生殖相への転換が大きな役割を果たしていることを発見した。根系については1次根のみならず、分枝根にも着目した解析を行ない。分枝程度を定量的に捉えることに成功したのみならず、その形成機構について詳細に検討することができた。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1990 - 1992

【配分額】26,400千円 (直接経費: 26,400千円)