Elucidation of novel mechanisms of water tolerance in rice stems

阐明水稻茎耐水性的新机制

• 批准号: 22H02309
• 负责人: 永井 啓祐
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02309/
• 关键词: 耐水性; イネ; 茎; 通気組織; 環境適応; 洪水耐性; イネ科作物; 低酸素応答; 茎構造

コムギ、トウモロコシ、イネは全人類の必要カロリーの約40%を供給している重要な穀物である。これらの作物は全てイネ科に属しており基本的な組織構造は類似している。しかし、近年の気候変動に伴い世界各地で洪水が発生しており、コムギ、トウモロコシにおいて甚大な農業的損失が報告されている。一方、同じイネ科作物であるイネは水田という湛水環境で生育が可能である。このことは、コムギなどが持っていない耐水性機構をイネが獲得したことで水田環境におけるニッチを獲得したことを示唆する。本研究課題では、主要イネ科作物のうちイネだけが湛水条件下において生存が可能であることに着目し、イネの茎における耐水性機構の解明および農業的応用を目指す。2022年度は水生イネ科植物および陸生イネ科植物の節における細胞形態の観察を行った。その結果、イネ科の進化系統とは関係なく、水生イネ科植物は節に離生通気組織を形成しており、これによって湛水条件下でも生存が可能であることが示唆された。さらに、節の通気組織形成と酸素透過性の関連を検証するために光学酸素センサーoptodeを用いた節の酸素透過性を検証するための実験系の確立を行った。この実験系を用いて水生イネ科植物および陸生イネ科植物の節における酸素透過性を検証したところ、陸生イネ科植物の節は極めて低い酸素透過性を示したのに対して、水生イネ科植物の節js高い酸素透過性を有していることが明らかとなった。以上の結果から、水生イネ科植物は節において通気組織を形成し、酸素透過性を向上させることで湛水環境での生存を可能にしていることが示唆された。

小麦、玉米和大米是重要的谷物，可满足人类约 40% 的热量需求。所有这些作物都属于禾本科，具有相似的基本组织结构。然而，由于近期气候变化，世界各地发生洪涝，小麦和玉米等农业损失严重。另一方面，禾本科植物水稻可以在水田的水淹环境中生长。这表明水稻通过获得小麦和其他植物所不具备的耐水机制而在稻田环境中获得了一席之地。在本研究项目中，我们关注主要禾本科作物中只有水稻能够在洪水条件下生存的事实，旨在阐明水稻茎秆的抗水机制并将其应用于农业。 2022年，我们观察了水生草和陆生草的节细胞形态。结果表明，无论禾本科的进化谱系如何，水生禾本科植物在其节处形成隔膜通气组织，这使得它们即使在洪水条件下也能生存。此外，为了验证节点有氧组织形成与氧渗透性之间的关系，我们建立了使用光学氧传感器光极验证节点氧渗透性的实验系统。当我们使用该实验系统验证水生草和陆生草的节点的氧渗透性时，我们发现陆生草的节点表现出极低的氧渗透性，而水生草的节点则表现出极低的氧渗透性。 Node js具有高透氧性。上述结果表明，水草植物在其节部形成通气组织并提高氧气渗透性，使其能够在淹没环境中生存。

项目成果

Elucidation of molecular mechanism of internode elongation in rice

阐明水稻节间伸长的分子机制

• DOI: 10.1270/jsbbr.22j09
• 发表时间: 2022
• 期刊: Breeding Research
• 作者: Bessho-Uehara Kanako;Masuda Kengo;Wang Diane R.;Angeles-Shim Rosalyn B.;Obara Keisuke;Nagai Keisuke;Murase Riri;Aoki Shin-ichiro;Furuta Tomoyuki;Miura Kotaro;Wu Jianzhong;Yamagata Yoshiyuki;Yasui Hideshi;Kantar Michael B.;Yoshimura Atsushi;Kamura Takumi;M;Nagai Keisuke
• 通讯作者: Nagai Keisuke

Deep Fluorescence Observation in Rice Shoots via Clearing Technology

通过透明技术观察水稻芽的深层荧光

• DOI: 10.3791/64116
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Visualized Experiments
• 作者: Niimi Yoko;Nagai Keisuke;Ashikari Motoyuki;Mizuta Yoko
• 通讯作者: Mizuta Yoko

Elucidation of water-tolerant mechanism by gas permeability in rice node

通过透气性阐明水稻节点的耐水机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Toda Erika;Kato Norio;Higashiyama Tetsuya;Okamoto Takashi;Keisuke Nagai
• 通讯作者: Keisuke Nagai