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Development of rice plants harboring improved photosynthesis in senecing leaves

水稻植株的开发在衰老叶片中具有改善的光合作用

基本信息

批准号：
21H02091
负责人：
泉正範
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02091/
关键词：
イネ老化光合成ゲノム編集

项目摘要

光合成の効率は作物の収量・品質と密接に関わるが、葉が展開してから枯れるまでの一生を見ると、葉緑体が分解される老化現象が起こることによって光合成活性は減衰していく。本研究では、この葉緑体分解系を穏やかに抑制することで、老化過程の光合成を高く維持できるか、イネの収量・品質の向上につながるか、を特にゲノム編集技術を活用し調査することを目指した解析を行い、R4年度は以下のような進展が得られた。葉緑体を局所的に分解するオートファジーに必要な遺伝子、及び植物ホルモンサリチル酸シグナルにかかわる遺伝子について、前年度整備済みの系統について種子を増やすとともに、新たなゲノム編集系統の作出を進めた。前者については先行して得ていた3種の変異イネ系統について、隔離温室での栽培評価を行った。そして3系統のうち、停止コドンが生じる強い変異を持つ株については、成長自体が強く阻害されることが明らかとなった。部分欠失による弱い変異の系統では、成長阻害は見られず、止葉の光合成活性が一定程度野生株よりも高く推移することが示された。しかしながら、収量への明確な効果は確認できなかった。後者のサリチル酸シグナルに関する遺伝子については、前年度までに得られていたゲノム編集系統について、CRISPR/Cas9のコンストラクトが抜け落ちた種子の増幅、遺伝子型の確認を行った。また新たな部位に変異を持つ株を1系統単離した。これらゲノム編集株の解析を補完する目的で行った同遺伝子の過剰発現株、発現抑制株の解析については、前年度に隔離温室で得たサンプルについての調査を行うとともに、新たに栽培試験を行った。そして発現抑制株では老化過程の光合成が高く推移することが確認できたが、バイオマス・収量の明確な増加にはつながらなかった。

Photosynthetic activity is related to crop yield, quality, close contact, leaf development, chlorophyll decomposition, and aging. In this study, the chloroplast decomposition system was inhibited, photosynthesis was maintained at a high level, and the production quantity and quality were improved. In particular, the compilation technology was used for investigation, analysis and research. In R4, the following progress was achieved. Chloroplast is the main component of the system, and the main component of the system is the production of new components. The former is the first to receive three kinds of different growth systems, and the isolated greenhouse is the cultivation evaluation. 3. The system stops, the plant stops, and the growth itself stops. Some of them are deficient in growth inhibition, and some of them are deficient in photosynthesis. It is clear that there is no doubt about it. In the latter case, the number of genes involved in the production of CRISPR/Cas9 was increased, and the number of genes involved in the production of CRISPR/Cas9 was confirmed. The new part of the plant is different from the original one. In order to complete the analysis of the collected strains, we must carry out the analysis of the over-detected strains and the detected inhibited strains of the same gene. In the previous year, we carried out investigations in the isolated greenhouse and carried out new cultivation trials. The photosynthesis of the plant aging process is inhibited by the development of a high level of change, which is confirmed by a clear increase in the amount of light.