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

基本信息

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

项目摘要

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。

氮（N）是农作物的重要元素，每年不断地将大量的肥料施加到土壤中以提高农作物的产量。然而，近年来，从环境保护的角度来看，人们一直希望开发可以保持收益率的新品种，即使n给药较低。和分子遗传水平。在重建了与2020季节和更早的各种数据之后，我们在4号染色体的长臂上发现了一个基因座，从而显着改变了“高和低肥区”中“二级分支每耳朵的二级分支梗塞”的反应性。为了关注这一峰值，我们对候选区域进行了详细分析，并预计NAL1基因的参与是据报道是控制叶片宽度的QTL。 N-Tafu地区的总体收益率增加，而小小区域的产量下降。在这里，NAL1因响应氮的施肥而改变了“每耳朵的二级分支梗塞”，这表明施肥效应会影响通过“增加二级分支梗塞”形成的颗粒数量。另一方面，基于以前的作物逻辑发现，众所周知，N-施肥极大地有助于耳朵数量的增加。实际上，GWAS使用不同面板的GWAS结果证实，NAL1控制着“草型（猪型或表格数类型）”和“每植物的猪数量的表格数量”。以上结果表明NAL1是氮反应的关键基因，其作用导致“每耳朵的二级分支梗塞”所击中的晶粒数量增加，但数据也表明该基因也参与了“每植物的耳朵数量”。将来，有必要考虑Nal1是否直接参与两个特征，还是通过某种机制对任何特征进行次要控制。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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。

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
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
影响因子：
0
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

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。

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Matsuoka;M.
通讯作者：
M.

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。

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Matsuoka;M.
通讯作者：
M.

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DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂本知昭;松岡信
通讯作者：
松岡信

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DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakkasame Anothai;速水健太郎;San Nan;桂圭佑;松岡信;大川泰一郎;安達俊輔;関佳彬・速水健太郎・野村知宏・大川泰一郎・松岡信・田中佑・安達俊輔;大久保智司・田中佑・矢守航・安達俊輔
通讯作者：
大久保智司・田中佑・矢守航・安達俊輔