プラスチド型熱ストレスタンパク質に着目したイネ白未熟粒の発生機構と適応技術

以质体型热应激蛋白为研究对象的米白色未成熟籽粒发育机制及适应性技术

• 批准号: 20H02967
• 负责人: 田中 朋之
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02967/
• 关键词: イネ; 白未熟粒; 突然変異体; flo11-2; 高温登熟

本研究では、(ア)白未熟変異体「13-45」の原因遺伝子の翻訳産物であるプラスチド型70 kDa熱ストレスタンパク質2 (cpHsp70-2) 増強による高温耐性品種育成、(イ)プライミング効果を利用した高温耐性栽培技術の開発、(ウ)「13-45」の高い温度感受性を利用した高温ストレス応答機構の解明を当初研究計画に掲げた。(1)cpHsp70-2において、インド型品種と野生種の中から5つのミスセンス変異を、また、日本型品種「金南風」のプラスチド移行シグナルにアラニン2残基の挿入を見出した。このうち、「金南風」は品種「日本晴」よりも、開花後20日間の日最高気温平均値が35℃以上の場合に高い乳白率を示した。これより、cpHsp70-2の局在変化が乳白化に関与することが示唆された。一方、広く高温耐性品種を育成するために「13-45」に重イオンビームを再照射したところ、乳白率が有意に低下する系統を複数見出した。(2)「13-45」に登熟期の任意の2日間だけ高温処理を与えることで、開花後20日目（20DAF）頃に最も高温感受性が高くなることを明らかにしたが、20DAF前にあらかじめ穏和な高温ストレスを付与するプライミング処理を試みたところ、白未熟抑制効果は認められず、手法の改善が必要と考えられた。一方、出穂期の窒素施肥により、子実当たり同化産物供給量は必ずしも高くならないが、子実当たりcpHsp70-2発現量が高くなることで、乳白率が有意に低下する可能性が示唆された。(3)シンクサイズを制限した穂培養において、子実乾物重増加速度が「日本晴（51%増加）」より「13-45」で低かった（34%増加）ことから、「13-45」のショ糖受け入れ能力が低下していることが示唆された。「13-45」では、cpHsp70-2と同族の小胞体型70 kDa熱ストレスタンパク質BiPとcpHsp70-2の量比が変化しており、高温ストレス応答機構との関連が示唆された。

In this study, the causes of white immature variant "13-45" were analyzed. The results showed that the 70 kDa protein of white immature variant "13-45" was the most important protein in white immature variant.(cpHsp70 -2) Breeding of high-temperature resistant varieties for enhancement,(i) development of high-temperature resistant cultivation techniques for fruit cultivation,(ii) understanding of high-temperature sensitive mechanisms for "13-45" and (iii) initial research projects. (1) CPHsp70 -2 was found to be a variant of wild species and Japanese type species, and the mutation of CPHsp70 - 2 residues was also detected. The highest daily average temperature of 20 days after flowering is 35℃ or higher, and the milky white ratio is high. The CPHSP70 -2 is in the process of being converted into a white paper. A variety of high temperature tolerance varieties were bred, and the number of re-irradiation and milky white rate was intentionally reduced. (2)"13-45" during the ripening period of any two days high temperature treatment, 20 days after flowering (20DAF), the highest temperature sensitivity, high temperature sensitivity, 20DAF before the ripening period, high temperature sensitivity, high temperature sensitivity. The possibility that the amount of assimilated products supplied by the fertilizer during the period of production and production must be high and the amount of cpHsp70 -2 produced by the fertilizer during the period of production and production is intentionally low is indicated. (3)The acceleration of dry matter weight increased from "Japan sunny (51% increase)" to "13-45" to "low (34% increase)" to "13 - 45" to "low sugar absorption ability". "13-45", cpHsp70 -2, 70 kDa, isotype, protein, BiP, cpHsp70 -2, ratio of protein to protein, ratio of protein to protein.

项目成果

FLOURY ENDOSPERM11-2 encodes plastid HSP70-2 involved with the temperature-dependent chalkiness of rice (Oryza sativa L.) grains

• DOI: 10.1111/tpj.14752
• 发表时间: 2020-04-18
• 期刊: PLANT JOURNAL
• 影响因子: 7.2
• 作者: Tabassum, Rehenuma;Dosaka, Tokinori;Katsube-Tanaka, Tomoyuki
• 通讯作者: Katsube-Tanaka, Tomoyuki

Studies on the chalkiness of the rice cultivar ‘Kinmaze’ under heat stress

热胁迫下水稻品种‘Kinmaze’的垩白度研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Y. Ding;T. Katsube-Tanaka;H. Ichida;R. Morita;T. Abe
• 通讯作者: T. Abe

高温感受性イネ突然変異体flo11-2を用いた白未熟粒発生機構の解析

利用高温敏感水稻突变体flo11-2分析白色未成熟籽粒发育机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 田中 朋之;小林 麻子;阿部 知子
• 通讯作者: 阿部 知子

The conditional chalky grain mutant floury endosperm11-2 (flo11-2) of rice (Oryza sativa L.) is useful for studies on chalkiness

水稻 (Oryza sativa L.) 的条件白垩粒突变体粉状胚乳 11-2 (flo11-2) 可用于白垩性研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoyuki Katsube-Tanaka;Rehenuma Tabassum;Tokinori Dosaka;Hiroyuki Ichida;Ryouhei Morita;Yifan Ding;Tomoko Abe
• 通讯作者: Tomoko Abe

The Effect of N-application on cpHSP70-2 Accumulation to Improve Rice (Oryza sativa L.) Grain Chalkiness

施氮对 cpHSP70-2 积累改善水稻 (Oryza sativa L.) 籽粒垩白度的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 小池 優貴;川田 逸人;佐々木 紗己;佐々木 萌可;中島 政斗;Kofi Dadzie Kwofie;Danielle Ladzekpo;Meriem Behri;井上 貴裕;神保 恵;三上 房子;久保 誠;朽津 有紀;長塩 亮;山本 大介;加藤 大智;辻 尚利;八田 岳士.;Olusegun Idowu and Tomoyuki Katsube-Tanaka
• 通讯作者: Olusegun Idowu and Tomoyuki Katsube-Tanaka