① 作物の物質生産・生長・分化・環境応答機構の解明

① 作物の物質生産・生長・分化・環境応答機構の解明

課題番号2013023129
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間2011-2015
年度2013
研究問題2.農業生物に飛躍的な機能向上をもたらすための生命現象の解明と利用技術の開発
大課題(1)農作物や家畜等の生産性向上に資する生物機能の解明
中課題① 作物の物質生産・生長・分化・環境応答機構の解明
大項目第2 国民に対して提供するサービスその他の業務の質の向上に関する目標を達成するためとるべき措置
中項目1.試験及び研究並びに調査
摘要1. イネ属特有の代謝酵素、葉緑体型PEPCは、水田のような環境に適応するための酵素で、根から吸収したアンモニアの同化に重要な役 割を担っている。緑葉における葉緑体型PEPCの機能の解析を行い、光呼吸経路で生成したアンモニアの再同化に加え、葉緑体内の還元力の過剰蓄積を抑え、光合成を光阻害から保護する役割を担うことがわかった。現在の大気環境下では光は植物にとって過剰であり、様々な光阻害抑制機構が働いている。イネは、これらに加え、葉緑体型PEPCを介する独自の光防御機構をもつことが明らかにされた。
2. 子実の貯蔵タンパク質は食味、加工特性等、穀物品質に大きな影響を与える。タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ様タンパク質(PDIL)はタンパク質架橋を触媒する酵素で、胚乳内のタンパク質顆粒(PB)への貯蔵タンパク質の蓄積に重要な役割を担っている。イネ胚乳のタンパク質顆粒のひとつPB-Iの表層に結合するPDIL2;3は、特定の貯蔵タンパク質をタンパク質合成の場である小胞体に保持する機能を もつこと、タンパク質内架橋を介してこれらのタンパク質をPB-Iに局在させる働きをもつことがわかった。子実の複数の貯蔵タンパク質は特定のPBに局在している。貯蔵タンパク質の局在化機構を詳細に解析することで、コメの品質の人為的改変に結びつくと考えられる。
3. 日本晴(日本型)とカサラス(インド型)間で見いだしたカサラス由来の玄米重(千粒重)を増大させる染色体領域の原因遺伝子TGW6を同定した。本遺伝子は植物ホルモンであるオーキシン(IAA)の合成に関わる新規な酵素タンパク質をコードしていたが、カサラス型遺 伝子は塩基欠失のため機能を失っていた。日本晴では、TGW6の働きで作られたIAAがシンク器官とソース器官で抑制的に作用するが、カサ ラスではIAAが作られず抑制作用が働かないため、玄米の粒長ひいては千粒重が増大することを明らかにした。
4. これまでのイネ開花期制御遺伝子ネットワークの解析から、Ghd7(Lhd4)遺伝子がフロリゲン(開花ホルモン)遺伝子Hd3aの発現を抑制することがわかっている。抑制因子であるGhd7遺伝子を恒常的に発現させ、薬剤誘導性プロモーター制御下でHd3a遺伝子を発現させることによって、薬剤散布により任意の時期に開花を誘導できる組換えイネを作出した。本システムにより、栽培地に応じて開花期の調整が可能となり、作物の栽培域の決定要因のひとつである開花期を考慮せずに育種を行うことができる。
5. 水は過冷却しやすく、純水や雲粒のような微水滴は−30〜−40℃まで凍らないことが多い。凍結の初発段階である微小氷結晶形成を触媒する物質が氷核活性物質であり、過冷却を抑制し、0℃に近いマイナス温度で凍結を誘導する。氷核活性物質は、蓄冷装置、人工降雪、 生物資源の冷凍保存等に活用できる。耐寒性の高いレンギョウの各組織の氷核活性の解析から、枝髄が高い氷核活性をもつこと、枝髄の高い氷核活性の原因物質がシュウ酸カルシウム一水和物であることを明らかにした。これは、植物体内で凍結開始に機能する内在性氷核活性物質の初めての単離同定である。
研究分担宮尾 光恵
石川 雅也
市川 裕章
井澤 毅
稲垣 言要
石丸 健
岩本 政雄
馬場 晶子
千徳 直樹
伊藤 博紀
村松 昌幸
協力分担関係東洋大学
京都大学
予算区分技会交付金研究 農林水産業・食品産業科学技術研究推進事業 委託プロ[次世代ゲノム基盤プロ] 文科省[科研費] 文科省・JST競争的資金
業績(1)プラスミド安定化領域を持つバイナリーベクターによる組換えポプラ作出法の開発
(2)A guanine nucleotide exchange factor for Rab5 proteins is essential for intracellular transport of the proglutelin from the Golgi apparatus to the protein storage vacuole in rice endosperm
(3)Alleles affecting 30 traits for productivity in two japonica rice varieties, Koshihikari and Nipponbare (Oryza sativa L.)
(4)Amyloplast-localized SUBSTANDARD STARCH GRAIN4 protein influences the size of starch grains in rice endosperm
(5)Homologous pairing activities of two rice RAD51 proteins, RAD51A1 and RAD51A2
(6)Comparison of long-term up-regulated genes during induction of freezing tolerance by cold and ABA in bromegrass cell cultures revealed by microarray analyses
(7)Seasonal changes in ice nucleation activity in blueberry stems and effects of cold treatments in vitro
(8)Abscisic acid induced freezing tolerance in chilling-sensitive suspension cultures and seedlings of rice
(9)アポミクシス性特異的遺伝子の機能解析−Floral dip法によるASG-1遺伝子導入と組換えシロイヌナズナの作出−
(10)Change of shoot architecture during juvenile-to-adult phase transition in soybean
(11)イネ完全長cDNA過剰発現(FOX)イネ系統群に導入された遺伝子同定のための包括的かつ効率的なゲノミックPCR解析
(12)Strigolactone and cytokinin act antagonistically in regulating rice mesocotyl elongation in darkness
(13)Loss of function of the IAA-glucose hydrolase gene TGW6 enhances rice grain weight and increases yield
(14)OsATG7 is required for autophagy-dependent lipid metabolism in rice postmeiotic anther development
(15)Increase in cellulose accumulation and improvement of saccharification by overexpression of arabinofuranosidase in rice
(16)Sites of action of elevated CO2 on leaf development in rice: Discrimination between the effects of elevated CO2 and nitrogen feficiency
(17)穀物の種子を増大させる遺伝子、並びにその利用
(18)遺伝子クラスタリング装置およびプログラム
(19)稔性抑制キク科植物の作製方法
(20)sh4遺伝子を含む、植物体の穀粒サイズを増大させた植物体
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030203656
収録データベース研究課題データベース

研究課題アクセスランキング

Copyright 2017 農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター

Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council Secretariat