Elucidation of the mechanism of waterlogging tolerance in genus Zea and its application to molecular breeding

本研究では、耐湿性の高いZea nicaraguensis（ニカラグアテオシント）の持つ酸素漏出（ROL）バリア形成と地表根形成の制御機構を解明するとともに、還元耐性に寄与する責任遺伝子の同定と根圏微生物叢との関係性の解析を行うことで、ニカラグアテオシントの耐湿性獲得機構の全容を明らかにする。さらに、これらの耐湿性遺伝子を全て集積した系統を作出し、耐湿性を強化したトウモロコシの品種育成を推進することを本研究の目的とする。令和4年度までに、ROLバリア形成制御遺伝子であるRBF1/Qarf3.04によるROLバリア形成制御機構と地表根形成制御機構を解明するために、RBF1/Qarf3.04を導入した準同質遺伝子系統と対照系統のROLバリア形成部位である根の外層、または根端部をレーザーマイクロダイセクション（LM）で単離し、RNA抽出後、RNA-Seqを実施する計画であった。また、ニカラグアテオシントの第9染色体短腕に見出された還元耐性に関するQTL（Qft-rd9.01-9.04）の領域で組換えを起こした系統のシリーズを用いて、トウモロコシSNPタイピング解析を行い、Qft-rd9.01-9.04のマッピングを行った。一方で、ニカラグアテオシントの還元耐性遺伝子を導入したトウモロコシ系統とその対照系統、ニカラグアテオシント、トウモロコシを材料に用いて、根の表面付近に分布している根圏微生物叢を調査した。その結果、還元耐性の高い系統に共通して存在する根圏微生物叢を特定できた。さらに、5つの耐湿性遺伝子を交雑により集積した高耐湿性のトウモロコシ系統を作出するための材料を養成した。

本研究では、耐湿性の高いZea nicaraguensis（ニカラグアテオシント）の持つ酸素漏出（ROL）バリア形成と地表根形成の制御機構を解明するとともに、還元耐性に寄与する責任遺伝子の同定と根圏微生物叢との関係性の解析を行うことで、ニカラグアテオシントの耐湿性獲得機構の全容を明らかにする。さらに、これらの耐湿性遺伝子を全て集積した系統を作出し、耐湿性を強化したトウモロコシの品種育成を推進することを本研究の目的とする。令和4年度までに、ROLバリア形成制御遺伝子であるRBF1/Qarf3.04によるROLバリア形成制御機構と地表根形成制御機構を解明するために、RBF1/Qarf3.04を導入した準同質遺伝子系統と対照系統のROLバリア形成部位である根の外層、または根端部をレーザーマイクロダイセクション（LM）で単離し、RNA抽出後、RNA-Seqを実施する計画であった。また、ニカラグアテオシントの第9染色体短腕に見出された還元耐性に関するQTL（Qft-rd9.01-9.04）の領域で組換えを起こした系統のシリーズを用いて、トウモロコシSNPタイピング解析を行い、Qft-rd9.01-9.04のマッピングを行った。一方で、ニカラグアテオシントの還元耐性遺伝子を導入したトウモロコシ系統とその対照系統、ニカラグアテオシント、トウモロコシを材料に用いて、根の表面付近に分布している根圏微生物叢を調査した。その結果、還元耐性の高い系統に共通して存在する根圏微生物叢を特定できた。さらに、5つの耐湿性遺伝子を交雑により集積した高耐湿性のトウモロコシ系統を作出するための材料を養成した。