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。

在这项研究中，这项研究的目的是确定一组改变大麦根系结构的基因，该基因是一种具有较低水分耐药性的作物，并验证这些基因对改善水分耐药性的影响。去年，我们发现HVDRO1和HVQSOR1基因突变与大麦品种之间的根部伸长角差异有关。今年，我们使用在这些基因中携带突变的品种和菌株在重粘土场进行了耐水性测试。观察到水分胁迫对叶子颜色和释放长度等性状的影响，但是由于过量的水分压力过多，一些菌株的发芽较差，因此有必要考虑应力治疗的强度和时机。此外，当我们通过水培品种评估低氧条件下大麦品种的根系的变化时，在根长度和根毛发育中观察到了广泛的品种。特别是，在霍库里库地区生长的大麦品种在水培培养中显示出明显短的根长度和明显的根毛。当水培溶液中的氧气浓度通过曝气增加时，这些品种显示出正常的根生长，并且可以推断出根系中观察到的变化是响应氧气浓度的。从根的转录组分析的结果来看，人们认为参与活性氧反应和光响应的基因参与根系系统变化的种间差异。实际上，即使在水培中的低氧条件下，大多数品种也会表现出正常的根部伸长，并且人们认为在根生长过程中参与缺氧和光呼应的基因组之间可能存在相互作用。