細胞メタボロミクス解析を用いたイネの高温不稔抑制メカニズムの解明

利用细胞代谢组学分析阐明抑制水稻高温不育的机制

• 批准号: 20J01211
• 负责人: 畠山 友翔
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01211/
• 关键词: 高温不稔; 窒素追肥; メタボローム解析; 水稲; 高温不稔; 窒素追肥; メタボローム解析; 水稲

気温の上昇は、イネに高温不稔を引き起こし，収量を大きく低下させる要因となる．しかし，これまでの高温不稔抑制メカニズムの研究はその多くが葯レベルの解析にとどまっており，花粉と葯の現象を分離できていない．また近年，開花期の高温に強い耐性を持つとされ，高温不稔の研究に広く用いられてきた「N22」よりもさらに高い高温耐性を持つ水稲品種が選定された．そのため，今後はそれらの品種を用いる事で，高温不稔の発生，抑制メカニズムの解明がより進展すると期待される．本研究では，開花期高温に強い水稲品種「N22」と高温に弱い「ヒノヒカリ」に加え，「N22」以上の高温耐性を持つ水稲品種「Kalheenati」および「宝満神田稲」を供試材料とし，開花直前の花粉粒および柱頭細胞を対象にピコリットル・プレッシャープロー ブ・エレクトロスプレーイオン化質量分析法（picoPPESI-MS）によって代謝産物分析を行った．その結果，糖，有機酸，アミノ酸，脂質等200ほどの代謝産物を1細胞レベルで検出，同定する事に成功した．またそれらの代謝産物の中で，高温耐性に関与すると思われる代謝産物をいくつか見出した．さらに，高温不稔を抑制する栽培技術の開発を目指し，圃場で育成したイネを用い，窒素追肥時期の違いが高温不稔発生に与える影響を調査した．その結果，追肥によって高温不稔が抑制されること，出穂10日および20日前の追肥が特に有効であることが示唆された．これらの知見から，窒素追肥による高温不稔抑制技術の開発が期待される．

温度的升高会导致大米的高温无菌性，从而大大降低产量。然而，先前关于抑制高温不育的机制的大多数研究仅是Anather水平的分析，而花粉和花药的现象尚未分离。近年来，已经选择了水稻品种，据说它们在开花过程中对高温具有很强的抗性，并且比“ N22”具有更高的温度耐受性，该温度已被广泛用于研究高温无菌。因此，可以预期，通过将来使用这些品种，可以进一步阐明高温不育和抑制的机制。在这项研究中，除了在开花期间对高温具有抗性的水稻“ N22”和“ Hinohikari”，而“ hinohikari”（较弱的温度都较弱），我们还使用稻米品种“ kalheenati”和“hōmankanda rice”和“hōmankanda rice”，它们具有n22或较高的高度抗压剂，我们使用了n22或较高的电池，我们使用polle虫的电池和斯特布尔式的prople proff proff proff pickema电离质谱法（picoppesi-ms）。结果，我们在一个细胞水平上成功检测并鉴定了约200个代谢产物，包括糖，有机酸，氨基酸和脂质。在这些代谢产物中，我们还发现了几种被认为与高温抗性有关的代谢产物。此外，我们使用了在田间生长的米饭来研究氮肥差异对高温不育的发生的影响。结果表明，高温不育抑制了补充肥料，并且在标题前10天和20天的肥料特别有效。基于这些发现，预计将开发技术来抑制氮的肥料高温不育。