栄養条件による開花制御の分子機構の解明

阐明营养条件控制开花的分子机制

• 批准号: 15J09200
• 负责人: 田中 伸裕
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09200/
• 关键词: 窒素; 開花; GWAS; 窒素欠乏; 開花期; イネ; 窒素; 開花; GWAS; 窒素欠乏; 開花期; イネ

作物において開花期は、収量に直結する重要農業形質である。この重要性から、イネやシロイヌナズナなどのモデル植物を中心に、主に光条件での開花制御に関わる多くの遺伝子の同定が行われてきた。一方で土壌環境条件、特に栄養条件の違いによる開花の制御メカニズムはほとんど不明のままである。しかし農業現場では栄養欠乏で栽培した作物が早咲きを示すことが知られており、土壌の栄養条件と植物の開花期には密接な関連があることが示唆されている。このような背景から、本申請では多様な栄養環境においても正確に開花期を制御するために、モデル植物であり我が国の主要作物でもあるイネを主な材料に、栄養欠乏条件下での開花制御機構の解明を目指した。本研究課題において申請者は、窒素欠乏条件におけるイネの開花促進機構の解明を目指して研究を行った。研究開始１年目に通常条件、窒素欠乏条件で198系統のイネ品種を栽培し、それぞれの品種の開花期の促進日数の測定を行った。この198品種は名古屋大学との共同研究で分与していただいた系統で、イネの酒米品種、日本の栽培イネのコアコレクションであるJRCから成る集団である。本集団は既に次世代シーケンサーによってゲノム情報が取得されており、このゲノム情報から得られたSNP情報と表現型データを用いることでGWAS (Genome Wide Association Study)解析が可能である。このGWASで窒素欠乏に応答して、出穂期を促進する機能を持つと予想される候補遺伝子を得た。また窒素欠乏における出穂期の促進は、既知の開花関連遺伝子であるHd3a, Ehd１が関わっていることも明らかにした。

农作物的开花时期是与产量直接相关的重要农业特征。由于这一重要性，许多基因主要在模型植物（例如水稻和拟南芥）中鉴定出来，这些基因主要参与光条件下的开花控制。另一方面，由于土壤环境条件的差异，尤其是养分条件，开花控制的机制在很大程度上尚不清楚。然而，众所周知，由于营养缺乏症而生长的农作物在农田中表现出早期开花，这表明土壤养分条件与植物开花时期之间存在密切的关系。鉴于此背景，该应用旨在阐明在营养缺乏条件下的开花控制机制，使用大米，模型植物和日本的主要农作物作为主要材料，以便在各种营养环境中准确控制开花时期。在本研究主题中，申请人进行了研究，目的是阐明在氮缺乏条件下促进大米开花的机制。在研究的第一年中，在正常条件和氮缺乏条件下培养了198个水稻品种，并测量了每个品种的开花周期的促进天数。这些198种品种分布在与名古屋大学的联合研究中，是一个由稻米清酒品种和JRC组成的群体，这是日本耕种大米的核心集合。该人群的基因组信息已经被下一代序列仪获取，并且可以使用从该基因组信息获得的SNP信息和表型数据进行GWAS（基因组广泛的关联研究）分析。为了应对该GWAS的氮缺乏症，我们获得了一个候选基因，该基因有望具有促进标题周期的功能。还揭示了氮缺乏症中标题阶段的促进与已知的开花相关基因HD3A和EHD1有关。