Elucidation of the mechanism of waterlogging tolerance in genus Zea and its application to molecular breeding

玉米属耐涝机制阐明及其在分子育种中的应用

• 批准号: 21H04724
• 负责人: 中園 幹生
• 金额: $ 26.79万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04724/
• 关键词: トウモロコシ; テオシント; 耐湿性遺伝子; 根圏微生物叢; マッピング

本研究では、耐湿性の高いZea nicaraguensis（ニカラグアテオシント）の持つ酸素漏出（ROL）バリア形成と地表根形成の制御機構を解明するとともに、還元耐性に寄与する責任遺伝子の同定と根圏微生物叢との関係性の解析を行うことで、ニカラグアテオシントの耐湿性獲得機構の全容を明らかにする。さらに、これらの耐湿性遺伝子を全て集積した系統を作出し、耐湿性を強化したトウモロコシの品種育成を推進することを本研究の目的とする。令和4年度までに、ROLバリア形成制御遺伝子であるRBF1/Qarf3.04によるROLバリア形成制御機構と地表根形成制御機構を解明するために、RBF1/Qarf3.04を導入した準同質遺伝子系統と対照系統のROLバリア形成部位である根の外層、または根端部をレーザーマイクロダイセクション（LM）で単離し、RNA抽出後、RNA-Seqを実施する計画であった。また、ニカラグアテオシントの第9染色体短腕に見出された還元耐性に関するQTL（Qft-rd9.01-9.04）の領域で組換えを起こした系統のシリーズを用いて、トウモロコシSNPタイピング解析を行い、Qft-rd9.01-9.04のマッピングを行った。一方で、ニカラグアテオシントの還元耐性遺伝子を導入したトウモロコシ系統とその対照系統、ニカラグアテオシント、トウモロコシを材料に用いて、根の表面付近に分布している根圏微生物叢を調査した。その結果、還元耐性の高い系統に共通して存在する根圏微生物叢を特定できた。さらに、5つの耐湿性遺伝子を交雑により集積した高耐湿性のトウモロコシ系統を作出するための材料を養成した。

在这项研究中，我们将阐明尼加氏尼加瓜的氧泄漏（ROL）屏障形成和表面根形成的机制，ZEA尼加拉瓜具有较高的水分耐药性，并通过鉴定有助于降低耐药性并分析rhizosphere microbobobiota之间关系的负责基因。此外，这项研究的目的是创建一个谱系，该谱系整合了所有这些耐水性基因，并促进具有增强耐水性的玉米品种的发展。到2022年，为了澄清RBF1/QARF3.04的ROL屏障形成和表面根部形成的机制，ROL屏障形成基因，根的外层或根边缘，这是通过RBF1/QARF1/QARF3.04和CONTROTIND sICTION sTROTITION cORTION cORTION sTROTITY和ROL屏障形成位点。 RNA提取后（LM）和RNA-Seq进行。使用一系列在QTL区域（QFT-RD9.01-9.04）进行重组的线进行玉米SNP分析分析，与尼加拉吉群染色体第9染色体上的较低臂以及QFT-RD9.01-9.04的映射有关，与降低的电阻有关。另一方面，我们使用玉米菌株在根部附近分布的根际微生物群，这些玉米菌株引入了尼加拉古植物及其对照菌株，尼加拉吉植物学和玉米作为材料的耐药性基因降低的耐药基因。结果，我们能够鉴定出通常存在于高度降低抗性菌株中的根际微生物群。此外，对材料进行了训练，可以产生高度耐水性的玉米菌株，这些玉米菌株通过五个耐水基因的交叉而积累。

项目成果

Genetic and physiological analyses of root traits for internal aeration of plants under flooded soil conditions

淹水土壤条件下植物内部通气根部性状的遗传和生理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 原屋正龍;池田素子;浜島りな;Mikio Nakazono
• 通讯作者: Mikio Nakazono

Genetic and physiological analyses of a barrier that restricts radial oxygen loss and prevents the entry of phytotoxins into the root

对限制径向氧损失并防止植物毒素进入根部的屏障进行遗传和生理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Mikio Nakazono;Hirokazu Takahashi;Kohtaro Watanabe;Kento Ide;Yohei Nakayama;Sae Shimizu-Sato;Yutaka Sato;Fumie Omori;Yoshiro Mano
• 通讯作者: Yoshiro Mano

コペンハーゲン大学(デンマーク)

哥本哈根大学（丹麦）