イネを用いた長期栄養繁殖が成長やゲノムに及ぼす影響の解析と作物生産性向上への展開

植物は乾燥や低温による物理的ストレスや病原菌やウイルスによる生物的なストレスを受けながら成長を続けている。このようなストレス環境下で茎頂分裂組織は、葉・茎・腋芽等の地上部器官の分化を繰り返して植物の持続的な成長を支えている。茎頂分裂組織の機能は時間の経過とともに変化することはないのであろうか。本研究はイネを多年生植物のモデルとして利用し、種子由来の通常個体と栄養繁殖を繰り返した個体を比較することで、長期間、器官分化を続けた茎頂分裂組織において、茎頂分裂組織の機能が維持されているのか、あるいは時間の経過とともにその機能は変化しているのか明らかにすることを目指した。2021年度までの研究において、育苗期に低温ストレスを受けた栄養繁殖個体では、最終的に草丈が低くなる個体が多く見られたことから、2022年度は低温ストレスが個体の成長や茎頂分裂組織にどのような影響を与えるのか調べた。その結果、低温ストレスの処理中だけでなく処理後も植物個体の成長が抑制されることがわかった。一方、低温ストレスにより成長が抑制された個体と低温ストレスを処理していない通常個体において、茎頂分裂組織の形態を比較すると、明らかな違いは見られなかった。そのため低温処理により成長が抑制された植物個体において、茎頂分裂組織の形態ではなく、機能や遺伝子発現が変化していることが考えられた。短期的な低温処理が器官分化を繰り返している茎頂分裂組織の遺伝子発現に影響を及ぼすのか明らかにするため、育苗期に低温を処理した栄養繁殖個体と低温を処理しない通常の種子由来の個体において、茎頂分裂組織における遺伝子発現を比較した。その結果、栄養繁殖個体ではストレス応答遺伝子の発現が上昇していることが明らかになり、低温処理から数ヶ月後も遺伝子発現に影響を与えていることが示唆された。

植物は乾燥や低温による物理的ストレスや病原菌やウイルスによる生物的なストレスを受けながら成長を続けている。このようなストレス環境下で茎頂分裂組織は、葉・茎・腋芽等の地上部器官の分化を繰り返して植物の持続的な成長を支えている。茎頂分裂組織の機能は時間の経過とともに変化することはないのであろうか。本研究はイネを多年生植物のモデルとして利用し、種子由来の通常個体と栄養繁殖を繰り返した個体を比較することで、長期間、器官分化を続けた茎頂分裂組織において、茎頂分裂組織の機能が維持されているのか、あるいは時間の経過とともにその機能は変化しているのか明らかにすることを目指した。2021年度までの研究において、育苗期に低温ストレスを受けた栄養繁殖個体では、最終的に草丈が低くなる個体が多く見られたことから、2022年度は低温ストレスが個体の成長や茎頂分裂組織にどのような影響を与えるのか調べた。その結果、低温ストレスの処理中だけでなく処理後も植物個体の成長が抑制されることがわかった。一方、低温ストレスにより成長が抑制された個体と低温ストレスを処理していない通常個体において、茎頂分裂組織の形態を比較すると、明らかな違いは見られなかった。そのため低温処理により成長が抑制された植物個体において、茎頂分裂組織の形態ではなく、機能や遺伝子発現が変化していることが考えられた。短期的な低温処理が器官分化を繰り返している茎頂分裂組織の遺伝子発現に影響を及ぼすのか明らかにするため、育苗期に低温を処理した栄養繁殖個体と低温を処理しない通常の種子由来の個体において、茎頂分裂組織における遺伝子発現を比較した。その結果、栄養繁殖個体ではストレス応答遺伝子の発現が上昇していることが明らかになり、低温処理から数ヶ月後も遺伝子発現に影響を与えていることが示唆された。