キクの高温開花遅延の分子機構解明を起点とした作物の生育・開花適温改変

阐明菊花高温开花延迟分子机制改变作物生长开花最适温度

• 批准号: 22H02336
• 负责人: 樋口 洋平
• 金额: $ 10.57万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02336/
• 关键词: キク; 温度受容体; 温暖化; 開花遅延; 概日時計; 高温開花遅延; 光受容体

地球温暖化に伴う作物生産に関わる諸問題を解決するため、高温耐性を備えた新品種の開発が喫緊の課題となっているが、植物の外気温応答機構は明らかになっていない。キクは日長調節による周年生産が世界的に普及しているが、夏季の高温開花遅延の克服が積年の課題となっている。最近、シロイヌナズナにおいて光受容体phyBと概日時計因子のEvening Complex（EC）が温度受容体として機能することが報告され、光周期の受容と温度の受容経路が大幅に重複する可能性が示された。本研究では、キクの高温開花遅延をターゲット形質としてphyBや概日時計構成因子ECの機能解明を通じて光周期と温度刺激の統合点を明らかにし、人為的な開花適温の改変を試みると同時に、作物の生育・開花適温の制御機構を理解することを目的とする。これまでに、温度受容に関与すると予想される概日時計因子のECを構成するELF3, ELF4, LUX等の過剰発現体およびCRISPR/Cas9による遺伝子破壊株の作出に取り組み、過剰発現体は各遺伝子について概ね複数ラインの作出に成功し、一部は極端な遅咲き形質や形態異常が確認されている。CRISPR系統については実験条件の最適化を同時進行中であるが、一部の遺伝子では標的遺伝子への変異導入が確認されている。また、栽培ギク品種における網羅的遺伝子発現解析の準備段階としてキクタニギクでの予備実験を概ね完了した。今後は得られた形質転換体の開花応答を詳細に解析し、さらには異なる温度条件下のRNA-seq解析結果を加えることで、概日時計遺伝子による温度受容メカニズムとその標的遺伝子ネットワークが明らかになるものと考えられる。

为了解决与全球变暖有关的各种与农作物产生有关​​的问题，具有高温耐药性的新品种的发展已成为一个紧迫的问题，但是尚未澄清响应植物外部温度的机制。尽管通过调整日长度，全世界在全球范围内的每年生产都被广泛使用，但克服夏季高温开花的延迟已成为长期挑战。最近，据报道，光感受器PHYB和昼夜节律因子夜复合物（EC）在拟南芥中充当热感受器，这表明光周期接受和温度接受途径可能显着重叠。这项研究旨在通过阐明Phyb和Circadian Clock构成因子EC的功能，以高温开花的延迟为目标性状，并尝试人为地修改作物的最佳花朵温度，同时了解控制作物的最佳温度和花朵温度的最佳温度的机制，以阐明光周期和温度刺激的整合点和温度刺激的整合。到目前为止，我们一直致力于创建诸如ELF3，ELF4，LUX和基因破坏菌株之类的过表达，这构成了预计将与温度接收有关的昼夜节律钟动因素的EC，并且通常成功地为每个基因创建了每个基因的多个基因行，并且已经确认了这些基因的多个基因，并且已经确认了后期的术语和形成型和长期的形式。 CRISPR线目前正在同时对实验条件进行优化，但一些基因已证实诱变到靶基因中。此外，通常将Kikutanigiku的初步实验作为制备阶段，作为在培养的肉汤中进行全面基因表达分析的准备阶段。人们认为，将来，昼夜节律基因的温度接受机理和目标基因网络将通过详细分析获得的转化体的开花响应，并在不同的温度条件下添加RNA-SEQ分析结果来揭示。

项目成果

Functional analysis of circadian clock gene CsELF4 associated with photoperiodic flowering in chrysanthemum

菊花光周期开花相关生物钟基因CsELF4的功能分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Xiaoming Sui;Tamotsu Hisamatsu;Yohei Higuchi
• 通讯作者: Yohei Higuchi

Molecular understanding of temperature-dependent flowering regulation in Chrysanthemums

菊花温度依赖性开花调节的分子理解

• 发表时间: 2023
• 作者: Kavya Jayanthan;Malleshaiah SharathKumar;Tamotsu Hisamatsu;Yohei Higuchi
• 通讯作者: Yohei Higuchi