【研究分野】生物有機化学

【研究領域課題番号】16K07722 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 病害抵抗性 / ファイトアレキシン / サイトカイニン / ジャスモン酸 / シグナル伝達 / ゲノム編集 / 環境保全型病害抵抗性制御技術 / いもち病菌 / イソペンテニル基転位酵素 / CRISPR/Cas9 / 環境調和型農林水産 / 植物の病害抵抗性 / 植物ホルモン

【研究成果の概要】

本研究では、イネの病害抵抗性反応の制御に関与する２種の植物ホルモンであるサイトカイニン(CK)とジャスモン酸(JA)の相互作用を解明することを目的とした。イネにおいて、病原菌感染等のストレスにより誘導されるCK生合成の鍵遺伝子を同定するとともに、JA生合成変異体cpm2を用いたゲノム編集によりCK欠損変異体や CK・JA二重欠損変異体を作製した。さらに、これらの変異体を用いて、イネの病害抵抗性の制御にCKとJAが協調的に作用していることを明らかにした。また、イネにおけるファイトアレキシン生産などの病害抵抗性が暗黒下で抑制されることを示すとともにこの抑制がショ糖の外生投与で回復することも示した。

【研究の社会的意義】

イネにおいて、ファイトアレキシン生産などの病害抵抗性反応の制御にジャスモン酸(JA)やサイトカイニン(CK)などの植物ホルモンが関与することが示唆されていたが、その詳細は不明であった。本研究では、JA生合成変異体であるcpm2を用いたゲノム編集によりCK欠損変異体やCK・JA二重欠損変異体を作製し、それらの変異体を用いて、JAとCKがイネの病害抵抗性の制御において協調的に機能していることを実証した。本研究によって得られた成果は、病害抵抗性の制御機構に新規な知見をもたらしただけでなく、植物ホルモンを用いた環境保全型の新たな病害抵抗性付与技術開発のための基盤となる知見を提供するものと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】15H04628 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / mRNA制御 / 環境応答 / 高温ストレス / ストレス顆粒 / P-ボディー / RNA顆粒 / シロイヌナズナ / mRNa分解 / 翻訳抑制 / イネ / 野外環境 / 生体機能利用 / 環境対応 / 気候変動 / 環境調和型農林水産 / mRNA分解 / 脱キャップ酵素 / ストレス / バイオテクノロジー / プロセッシングボディー / RNAプロファイリング

【研究成果の概要】

植物が高温などのストレスを受けた際、細胞内に現れるRNA顆粒ーPボディーとストレス顆粒ーについて、ストレス耐性を付与する機能との関連を解析した。ストレス高温処理直後から、分単位で見られる非常に早い変化であった。DCP1 によるPボディーは平常時から存在し、DCP2がそこに集結、ストレス顆粒はそれとは独立に形成されるが、P-ボディーと離合集散する構造として観察された。ストレス耐性の際増加するmRNA、不安定化するmRNA種類はそれぞれ7-8,000種。Pボディーを構築するタンパク質や含まれるRNA種を解析した。mRNAプロファイルの変化に関連している顆粒としてP-ボディーを捉えることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)

【研究分野】地域環境工学・計画学

【研究領域課題番号】25252044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温室効果ガス / 水田 / 二酸化炭素 / メタン / 亜酸化窒素 / メタン資化性菌 / N2O還元菌 / 土壌 / ガスフラックス / 収量 / 土壌水分量 / 土壌酸化還元電位 / 間断灌漑 / メタンガス / 土壌水分 / 土壌微生物 / 気象条件 / 亜酸化窒素ガス / ライシメーター / 環境調和型農林水産 / 気候変動 / 地球温暖化ガス排出削減 / 土壌圏現象 / 農業工学 / 天然安定同位体比 / メタン生成古細菌 / 熱帯水田 / 温帯水田 / 長期変動 / 安定同位体比 / 水田土壌 / チャンバー法 / イネ / 通気組織 / 緩和渦集積法 / 渦相関法 / 炭素安定同位体比

【研究成果の概要】

水田におけるGHG生成機構と接地気相中への放出機構を解明し発生軽減農法の開発を目的とした。ライシメーターにおいて水管理法を変えて水稲を栽培し、収量と温室効果ガスフラックスを測定した。また、メタン生成菌、メタン資化性菌の分離を試みた。間断灌漑を取り入れた水管理で湛水区と比べてGHGsフラックスが減少した。イネの通気抵抗が高温の熱帯では小さくなることから、熱帯でより大きいCH4放出となった。熱帯水田は正味温室効果ガスの放出源として、温帯水田は吸収源であった。水稲の根が繁茂する土壌から調整したeDNA中には好気性メタン資化性菌由来のpmoA遺伝子が増幅したので、本菌によるメタンの利用が考えられた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-10-21 - 2018-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【研究分野】作物学・雑草学

【研究領域課題番号】22405015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

天水田 / 東北タイ / 土壌養分 / 水資源 / 作物学 / 土壌学 / 国際研究者交流 / 環境調和型農林水産 / 国際情報交換 / イネ / タイ王国 / 土壌溶液 / リン / 窒素 / 養分吸収 / 収量

【研究成果の概要】

タイの稲作はその約6割が天水田と呼ばれる降雨に依存した水田で行われている。特に東北タイでは土壌が砂質のため、乾燥と湿潤を頻繁に繰り返すのに加えて、養分の供給力や保持能力が低い。そのため、収量が低く、その改善が大きな課題である。そこで養分の吸収量を評価し，吸収量の改善に基づく収量の改善を試みた。その結果、土壌はリン欠乏傾向にあることが明らかにされたが、リンを施肥しても必ずしも生育は改善せず、それはリンが土壌中で移動しにくいこと、水欠乏により根の伸長が抑制されること、窒素状態の改善も同時に必要であることによっていた。使用した系統の中には生育の優れたものがあり、今後リン吸収との関係を解析したい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)