Development of novel agents to improve photosynthesis and crop productivity

开发提高光合作用和作物生产力的新型试剂

• 批准号: 22KJ0789
• 负责人: QU YUCHEN
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0789/
• 关键词: ケミカルスクリーニング; 環境ストレス耐性; 光合成向上

今年度、様々な植物種やストレス処理方法、また、化学処理方法に基づき、複数の化合物スクリーニングシステムを構築した。これらのシステムを利用して、1万3千種類の化合物ライブラリーのスクリーニングを実施した。その中で、高温ストレスと強光ストレスに対して保護効果のある化合物を複数得ることに成功した。特に、タバコを用いた実験系では、強光ストレスに対して保護効果を示す33種類の化合物を同定した。これらの化合物を処理したタバコ葉では、強光処理でも高い光合成活性を維持していることを明らかにした。また、in vitroでの実験系から、これらの化合物のいくつかにおいては、ストレス環境下で余分な還元力を除去する働きを持つことを明らかにした。これらの化学物質は、シロイヌナズナを含む異なる植物種においても同様の保護効果を持つことを明らかにした。本研究では、（１）光合成の可視化装置を用いて、化合物スクリーニングを行う評価系を新たに確立し、（２）3万5千種以上の化合物ライブラリーを対象に大規模スクリーニングを行い、高温環境における光合成を制御する因子を網羅的に解明する。得られた知見から、近未来に予想される温暖化環境で優れた生産性を示す作物の創出に向けた分子育種戦略のデザインを目指す。

今年，我们根据不同的植物种类、胁迫处理方法和化学处理方法构建了多个化合物筛选系统。使用这些系统，他们筛选了包含 13,000 种化合物的库。其中，他们成功获得了多种对高温胁迫和强光胁迫具有保护作用的化合物。特别是，在使用烟草的实验系统中，我们鉴定了 33 种化合物，它们对强光胁迫表现出保护作用。我们发现，经过这些化合物处理的烟叶即使在强光处理下也能保持较高的光合活性。此外，体外实验系统表明，其中一些化合物具有在压力环境下消除多余还原能力的能力。人们发现这些化学物质对包括拟南芥在内的不同植物物种具有相似的保护作用。在这项研究中，我们将（1）使用光合作用可视化装置建立新的化合物筛选评估系统，以及（2）对超过35,000种化合物的库进行大规模筛选，并在高温环境下进行。全面阐明光合作用的控制因素基于所获得的知识，我们的目标是设计分子育种策略，以培育出在不久的将来预计的全球变暖环境中表现出优异生产力的作物。

项目成果

Improving plant heat tolerance through modification of Rubisco activase in C3 plants to secure crop yield and food security in a future warming world

• DOI: 10.1093/jxb/erac340
• 发表时间: 2022-10-20
• 期刊: JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
• 影响因子: 6.9
• 作者: Qu, Yuchen;Mueller-Cajar, Oliver;Yamori, Wataru
• 通讯作者: Yamori, Wataru