G x E Genome-wide association studies for Nitrogen use efficiency in rice

水稻氮利用效率的 G x E 全基因组关联研究

• 批准号: 19F19103
• 负责人: 松岡 信
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19103/
• 关键词: イネ; QTL; GWAS; ゲノム解析; 収量; 環境変動

窒素（N）は作物に取って必須な元素であり、作物収量を向上させるために肥料として膨大量が毎年土壌中に投入され続けている。しかし近年、環境保持の観点から、N低投与でも収量が維持出来る新品種開発が希求されている。本研究はこの課題に答えるために、N肥料の投与に呼応して収量増減を制御する遺伝子についてゲノムワイド相関解析（GWAS）により単離及び解析し、機能について研究を行い、N量変動がどのような機構で収量に影響を与えるかについて分子生物学的、分子遺伝学的レベルでの解明を目指す。2020年シーズンおよびそれ以前の穂形質に関わる様々なデータを改めて纏めなおした結果、「一穂当たりの二次枝梗数」について、多肥料区と低肥料区において有意に反応性を変化させる座を染色体4番長腕に見出した。このピークに着目して候補領域を詳細に解析した結果、葉幅を制御するQTLとして報告されていたNAL1遺伝子の関与が期待された。N多肥区では収量は全体的に増加する一方、小肥区は減少する。ここでNAL1が窒素施肥に応答して「一穂当たりの二次枝梗数」を変化させたと言うことは、施肥効果が「二次枝梗数の増加」を介して着粒数に影響を与えることを示唆する。一方、これまでの作物学的知見から、N施肥は穂数増加に大きく貢献することが知られている。実際、我々の異なるパネルを使ったGWAS結果は、NAL1が「草型（穂重型か穂数型か）」や「一株穂数」を制御することが確認された。以上の結果はNAL1が窒素応答の鍵となる遺伝子であること、さらにはその効果は「一穂当たりの二次枝梗数」を介して「着粒数」増加をもたらすことを示唆したが、一方で「一株穂数」にも同遺伝子が関与することを示唆するデータも得られた。今後は、NAL1が両方の形質に直接的に関与するのか、何らかの機構を介してどちらかの形質については二次的に制御しているかを検討する必要がある。

Smothering element (N) は crops に take っ て must な element で あ り upward, crop 収 を さ せ る た め に fertilizer と し て bulk lots of が their years in the soil 壌 に into さ れ 続 け て い る. In recent years, the environment has maintained the <s:1> 観 point, the ら ら, the low investment of N and the で development volume が, which has led to the development of る new varieties and the が hope of されて る る る る. This study は こ の subject に answer え る た め に, N fertilizer の cast and release に 応 し て 収 amount raised reduction を suppression す る heritage 伝 son に つ い て ゲ ノ ム ワ イ ド phase masato parsing (GWAS) に よ り 単 and analytical し び, functional に つ い て を line い, N - move が ど の よ う な institutions で 収 effects に を and え る か に つ い て in molecular biology, molecular 伝 Learn レベ で で レベ to explain を to す. 2020 シ ー ズ ン お よ び そ れ の before meet character に masato わ る others 々 な デ ー タ を change め て bound め な お し た results, "a meet when た り の secondary branch number" に つ い て, more fertilizer と low fertilizer に お い て intentionally に anti 応 sex を variations change さ せ る を chromosome 4 times し wrist に see grow た. こ の ピ ー ク に with mesh し を て alternate field detailed analytical し に た results, leaf painting を suppression す る QTL と し て report さ れ て い た NAL1 heritage 伝 son の masato and が expect さ れ た. The に increase in the total output of the N fertile areas is する by one side, while the <s:1> decrease in the small fertile areas is する. こ こ で NAL1 が smothering element fertilizer に 応 answer し て "a meet when た り の secondary branch number" を variations change さ せ た と said う こ と は, fertilization could promote behavior fruit が "secondary branch number の rights" を interface し て in grain number に influence を and え る こ と を in stopping す る. One side, the knowledge of <s:1> れまで in the field of crop science, ら ら, N fertilization, <s:1> increase in the number of ears, に great に く contribution, する とが とが とが knowledge, られて る る. Be international, I 々 の different な る パ ネ ル を make っ た GWAS results は, NAL1 が "grass type (meet heavy か meet several か)" や "one individual plant meet number" を suppression す る こ と が confirm さ れ た. の above results は NAL1 が smothering element 応 の answer key と な る posthumous son 伝 で あ る こ と, さ ら に は そ の unseen fruit は "a meet when た り の secondary branch number" を interface し て "grains" rights and を も た ら す こ と を in stopping し た が, one party で "one individual plant meet number" に も with heritage 伝 son が masato and す る こ と を in stopping す る デ ー タ も must ら れ た. Future は, NAL1 が struck party の character に direct に masato and す る の か, ら か の institutions を interface し て ど ち ら か の character に つ い て は quadratic に suppression し て い る か を beg す 検 る necessary が あ る.

项目成果

GWAS with principal component analysis (PCA) reveals a novel gene comprehensively controlling rice architecture.

GWAS 与主成分分析（PCA）揭示了一种全面控制水稻结构的新基因。

• 发表时间: 2019
• 作者: Matsuoka;M.
• 通讯作者: M.

GWAS with principal component analysis identifies a gene comprehensively controlling rice architecture

• DOI: 10.1073/pnas.1904964116
• 发表时间: 2019-10-15
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Yano, Kenji;Morinaka, Yoichi;Matsuoka, Makoto
• 通讯作者: Matsuoka, Makoto

Genome‐wide expression quantitative trait loci studies facilitate isolation of causal genes controlling panicle structure

全基因组表达数量性状位点研究有助于分离控制穗结构的因果基因

• DOI: 10.1111/tpj.14726
• 发表时间: 2020
• 期刊: The Plant Journal
• 作者: Wang Fanmiao;Yano Kenji;Nagamatsu Shiro;Inari‐Ikeda Mayuko;Koketsu Eriko;Hirano Ko;Aya Koichiro;Matsuoka Makoto
• 通讯作者: Matsuoka Makoto

Genome-wide association study using whole-genome sequencing rapidly identifies new genes regulating agronomic traits in rice.

使用全基因组测序的全基因组关联研究可快速识别调节水稻农艺性状的新基因。

• 发表时间: 2019
• 作者: Matsuoka;M.
• 通讯作者: M.

GWAS with PCA for isolating novel genes comprehensively controlling rice architecture.

GWAS 与 PCA 用于分离全面控制水稻结构的新基因。

• 发表时间: 2019
• 作者: Matsuoka;M.
• 通讯作者: M.