イネ茎葉部に蓄積する澱粉の多様性と原因遺伝子の解明

阐明水稻芽和叶中积累的淀粉的多样性和致病基因

• 批准号: 22K14875
• 负责人: 森田 隆太郎
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14875/
• 关键词: 澱粉の多様性; アミロース・アミロペクチン; 稲わら; イネ; ハプロタイプ解析; 澱粉; アミロース; 茎葉部; アソシエーション解析

イネの胚乳に蓄積する澱粉には澱粉生合成関連遺伝子の自然変異が存在し、「もち米」や「ジャポニカ米」として我々の日々の生活に利用されている。一方で、イネの茎部にも澱粉が蓄積するが、茎部蓄積澱粉にどのような多様性があるかは解析されていない。そこで本研究では世界のイネコアコレクション(WRC)69系統を用いて、稲わらに蓄積する澱粉のアミロース・アミロペクチン比などの分子構造や、糊化温度などの物理化学的特性の多様性について解析を行う。さらにSNPデータベースを用いたハプロタイプ解析を行い、茎部び蓄積する澱粉の多様性が生じる原因遺伝子の同定を行う。初年度は主に澱粉合成関連遺伝子のうち、澱粉合成酵素 (SS)、澱粉粒結合型澱粉合成酵素(GBSS)、澱粉枝作り酵素 (BE)、澱粉枝切り酵素 (DBE)、ADP-グルコースピロホスホリラーぜ (AGP)のアミノ酸配列に関与するハプロタイプを調査した。これらの遺伝子うちほとんどの遺伝子について、アミノ酸置換の伴うハプロタイプが見つかったが、主にイネの葉鞘や稈で澱粉生合成に関与するAGP大サブユニット1にはアミノ酸置換を伴うハプロタイプがなかった。また最もハプロタイプが多かったのは葉身や葉鞘でアミロペクチンの長鎖の合成に関与するSSIIIbで16種類のハプロタイプが見つかった。一方で、もち米の原因遺伝子であるGBSSIの他には終止コドンを伴う自然変異は見つからなかった。現在、圃場で育成したWRCの稲わらから澱粉を精製進めており、精製が終わり次第、澱粉の分子構造や物理科学的特性を解析する。

稻米胚乳中积累的淀粉含有淀粉生物合成相关基因的自然突变，在我们的日常生活中被称为“糯米”和“粳米”。另一方面，淀粉也在水稻的茎中积累，但尚未分析茎中积累的淀粉的多样性。因此，在本研究中，我们利用世界水稻核心种质（WRC）的69个品系来分析稻草中积累的淀粉的分子结构，例如直链淀粉/支链淀粉比率，以及糊化温度等理化特性的多样性。 。 执行。此外，我们将使用 SNP 数据库进行单倍型分析，以确定导致茎中淀粉积累变化的基因。第一年，在与淀粉合成相关的基因中，淀粉合酶（SS）、淀粉颗粒结合淀粉合酶（GBSS）、淀粉分支酶（BE）、淀粉分支酶（DBE）、ADP-葡萄糖焦糖酶我们研究了单倍型参与磷酸化酶（AGP）的氨基酸序列。大多数这些基因都发现了氨基酸取代的单倍型，但AGP大亚基1没有氨基酸取代的单倍型，该亚基主要参与水稻叶鞘和秆中的淀粉生物合成。最常见的单倍型类型是SSIIIb，它参与叶片和叶鞘中支链淀粉长链的合成，有16种单倍型。另一方面，除了负责糯米的基因 GBSSI 之外，没有发现涉及终止密码子的自然突变。我们目前正在从田间种植的 WRC 稻草中提炼淀粉，提炼完成后，我们将分析淀粉的分子结构以及物理和科学特性。

项目成果

Characterization of the Functions of Starch Synthase IIIb Expressed in the Vegetative Organs of Rice (<i>Oryza sativa</i>L.)

水稻营养器官中表达的淀粉合酶 IIIb 的功能表征（<i>Oryza sativa</i>L.）

• DOI: 10.1093/pcp/pcac143
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Morita Ryutaro;Crofts Naoko;Miura Satoko;Ikeda Ken-ichi;Aoki Naohiro;Fukayama Hiroshi;Fujita Naoko
• 通讯作者: Fujita Naoko