オオムギの浅根性を制御する遺伝子群の同定と湿害耐性への効果の解明

鉴定控制大麦浅根的基因簇并阐明它们对耐湿性的影响

基本信息

批准号：
21K14837
负责人：
中野友貴
金额：
$ 3万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では元来耐湿性が低い作物であるオオムギの湿害耐性を向上させるために、オオムギの根系構造を変化させる遺伝子群を同定し、それら遺伝子の湿害耐性向上への効果を検証することを目的とする。昨年度、オオムギの品種間においてHvDRO1およびHvqSOR1の遺伝子変異が根伸長角度の品種間差異と関連することを明らかにした。今年度は、それら遺伝子に変異を保有する品種・系統を用いて重粘土圃場での湿害耐性試験を行った。葉色および稈長等の形質において湿害ストレスの影響が観察されたが、一部の系統で過度な過湿ストレスによる発芽不良を示したため、ストレス処理の強度および時期を検討する必要がある。また、水耕栽培によりオオムギ品種の低酸素条件下での根系の変化を評価したところ、根長や根毛の発達などで幅広い品種間差異が観察された。特に北陸地域で栽培されるオオムギ品種は水耕栽培において著しく短い根長と著しい根毛の発達を示した。これらの品種はエアレーションにより水耕溶液中の酸素濃度を上昇させると通常の根の生育を示したことから、観察された根系の変化は酸素濃度に応答したものであると推測された。根部のトランスクリプトーム解析を行った結果から、この根系の変化の品種間差異には活性酸素応答や光応答に関わる遺伝子群が関与することが考えられた。実際に、暗条件の水耕栽培ではほとんどの品種が低酸素条件下でも通常の根伸長を示したことから、根部の生育において低酸素応答と光応答に関わる遺伝子群が相互作用する可能性考えられた。

在本研究中，为了提高大麦这种耐湿性较低的作物的耐湿性，我们将鉴定一组改变大麦根系结构的基因，并验证这些基因对于提高耐湿性的效果。目的是去年，我们发现 HvDRO1 和 HvqSOR1 的遗传变异与大麦品种之间根伸长角度的差异有关。今年，我们使用携带这些基因突变的品种和品系在重粘土田中进行了抗湿害性测试。观察了水分胁迫对叶色、秆长等性状的影响，但部分品系因水分胁迫过度而发芽不良，需考虑胁迫处理的强度和时机。此外，当我们使用水培法评估低氧条件下大麦品种根系的变化时，我们观察到品种之间在根长度和根毛发育方面存在广泛差异。特别是，北陆地区栽培的大麦品种在水培法中表现出显着较短的根长和显着的根毛发育。由于当通过通气增加水培溶液中的氧浓度时，这些品种表现出正常的根生长，因此推断观察到的根系变化是对氧浓度的响应。根据根转录组分析结果，认为活性氧反应和光反应相关基因与品种间根系变化的差异有关。事实上，在黑暗水培中，大多数品种即使在低氧条件下也表现出正常的根伸长，这表明参与缺氧反应和光反应的基因在根生长中相互作用的可能性已经完成。