Development of rice plants harboring improved photosynthesis in senecing leaves

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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。