【研究領域課題番号】19K05973 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分裂組織 / 変異体 / イネ / 茎頂分裂組織 / 突然変異体

【研究成果の概要】

本研究では、ユニークな地上部器官分化パターン異常「双極葉」を生じる複数のイadaxial-abaxial bipolar leaf (abl)突然変異体を解析することで、 SAMにおいて異所的な葉原基の分化抑制に関与する新規マスター調節遺伝子の機能と相互関係および植物ホルモンとの関係性を解明することを目的とする。3年目は以下のように研究が進展した。
abl変異体における「双極葉」分化時のSAM観察を行うため、オーキシンやサイトカイニンといった植物ホルモンの局在やそのシグナル伝達状態が蛍光観察によって明らかになる材料について、実際の蛍光を観察することができた。abl1およびabl2変異体における双極葉の形成メカニズムについては仮説を立てることができたので、今後は蛍光観察で、それを裏付けることができると考える。
abl2サプレッサー同定については、クローニングに向けてマッピング集団を作成した。ABL3とsGFPの融合タンパク質の局在を観察する実験をすることとして作成した形質転換体は順調に育ち、種子収穫直前の状態である。ABL4遺伝子の同定を確認するために重要なアリルを得ることができた。
ABL遺伝子の相互関係を明らかにするための二重突然変異体の解析では、abl1とabl2変異の間に相乗的な関係があることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】遺伝育種科学

【研究領域課題番号】15K07259 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 突然変異体 / 茎頂分裂組織 / 分裂組織 / 葉 / 変異体

【研究成果の概要】

本研究では、規則的に融合葉(abaxially fused leaf（abl）)を生じるという、葉の分化パターンが異常な新規イネ突然変異体を複数解析することで未知のマスター調節遺伝子を明らかにした。abl突然変異体の表現型が見られるメカニズムについて仮説を立てることでABL遺伝子の生物学的機能の解明を行い、ABL遺伝子のクローニングや発現解析によって分子レベルでのABL遺伝子の機能解明を行った。

【研究の社会的意義】

植物の地上部はすべて茎頂分裂組織という細胞集団に由来する。すなわち、作物の地上部形態はは、茎頂分裂組織の発生に関わる遺伝子の機能を制御することでコントロールすることができる。茎頂分裂組織の発生に関わる遺伝子の数は莫大であり、それらはカスケードを形成して機能している。本研究では、カスケードの比較的上位で機能するマスター調節遺伝子の機能解明を行い、将来、収量増加などを目指した作物地上部形態の人為的改変を確実に行うための基盤を構築した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】作物学・雑草学

【研究領域課題番号】22380017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 遺伝子 / デンプン / 転流 / 突然変異体

【研究成果の概要】

イネにおける光合成産物の転流・代謝機構を解明するために、葉身にデンプンを高いレベルで蓄積する5系統の突然変異系統を用いて、それらの原因遺伝子の単離と生理機能の解析を行った。その結果、1系統についてはデンプン分解酵素のひとつであるα-glucanwaterdikinaseをコードする遺伝子の機能欠損が原因であることがわかった。他の系統についても原因遺伝子の座乗染部位や生理形質が明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【研究分野】環境農学

【研究領域課題番号】18658131 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

外来種 / イネ / MET / 胚乳 / 不稔 / 突然変異 / 遺伝子導入 / ニュータントパネル / SPK / 駆除 / 遺伝子組換え / 突然変異体

【研究成果の概要】

本研究では、イネ科外来種草本(シナダレスズメガヤ)の駆除を念頭におき、イネをモデル植物として不稔個体を導入して駆除する方法を模索している。研究代表者は、花粉親として機能した時に「発芽できない種子」をつくる次世代を残さないイネを、突然変異体や遺伝子組換えによって作出することを目的としている。今年度は、昨年度独立行政法人農業生物資源研究所より購入した、発芽率が0.4未満のイネ(日本晴)の突然変異系統83系統のうち、昨年度とは異なる25系統(データベースでの平均発芽率0.32)を播種した。目的とする変異を持つ種子は発芽ができないはずであり、実際の発芽率も0.25程度になるはずであったが、昨年度と同様、発芽率は高く0.80であった。そこで、目的の変異は劣勢であり入手した個体はミュータントヘテロであると考え、その変異を探索するため、さらに得られた種子を発芽実験に供試し、2代目のミュータントヘテロの個体を選抜しようと試みた。その結果、発芽率が0.75未満のものは見られず、ほとんどが0.9以上発芽し、目的とする個体は見られなかった。結果として、ミュータントパネルを用いたこの方法で目的とする変異を持つ個体をスクリーニングする方法は断念せざるを得なかった。遺伝子組換え体の作出に関しては、昨年度絞り込んだ胚乳異常に関係する遺伝子のうち、胚乳発生におけるゲノムインプリンティングに関係する遺伝子MET1bの遺伝子のアンチセンスを作成中である。また、このMET1bについての変異体はホモ個体の生育が困難であるとの報告があるため、種子を購入しホモ変異体の培養方法の確立を試みている。実際に変異体を作出するには至らなかったが、ターゲットとすべき遺伝子と開発の方向性を見出すことができた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】4,700千円 (直接経費: 4,700千円)

【研究分野】育種学

【研究領域課題番号】15780001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 突然変異体 / 茎頂分裂組織 / SHOOT ORGANIZATION遺伝子 / SHOOTLESS遺伝子 / DECUSSATE遺伝子 / マッピング / シュート / SHOOT ORGANIZATION1遺伝子 / SHOOTLESS2遺伝子 / PLASTOCHRON1遺伝子 / in situ hybridization法

【研究成果の概要】

本年度はイネの茎頂分裂組織の分化と維持に重要な機能を果たしているSHOOT ORGANIZATION(SHO)とSHOOTLESS(SHL)遺伝子についての解析を行った。前年度はSHO1およびSHL2の発現パターンをin situ hybridization法によって解析を行ったが、両遺伝子とも組織全体で発現しており、植物体全体で機能を果たしていると考えられた。一方、本年度は新たに同定されたSHL4遺伝子の発現解析を行った。SHL4遺伝子は他の2つの遺伝子とは異なり、茎頂分裂組織や、葉原基などの特異的な器官や組織において発現が認められた。従って、SHL4遺伝子は、他の遺伝子と共同で茎頂分裂組織の分化と維持に特異的に機能している可能性が考えられた。
茎頂分裂組織の維持と葉序の決定に重要であると考えられるDECUSSATE(DEC)遺伝子の遺伝子単離を目的とし、インド稲とのF2およびF3集団を用いてファインマッピングを行った。DEC遺伝子は第12染色体の約58cM付近に座乗している事が明らかとなっているが、この領域は非常に組換えが抑制されている領域であり、すでに3000個体を超す集団を用いてマッピングを行ったが遺伝子の同定には至っていない。またdec変異体のアリル候補であるOOT-γ-144変異体とインド稲とのF1個体を温室で生育中であり、このF2種子を用いてアリルかどうかの確認を行う予定である。
一方、昨年度同定したシュート形態異常を示す突然変異体4s-28のラフマップを行い、この原因遺伝子は第一染色体の長腕に座乗することが明らかとなった。この変異体は高頻度で茎頂分裂組織の維持ができなくなると共に、維管束の分化にも異常をきたすことが明らかとなっていたが、更なる形態観察の結果、導管の連続性や維管束の分化位置に異常が認められることが明らかとなった。
またイネの発生過程とステージ分けに関する総説をまとめた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,800千円 (直接経費: 3,800千円)