イネ科植物における冠水応答メカニズムの究明とその分子育種への応用

草类淹没响应机制研究及其在分子育种中的应用

• 批准号: 02J08444
• 负责人: 目黒 直樹
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J08444/
• 关键词: イネ; トウモロコシ; 冠水; 子葉鞘; アルデヒド脱水素酵素

コムギ、オオムギ、ダイズなど主要作物の多くは、耐湿性、冠水抵抗性が低いために、異常気象による洪水時には、甚大な被害が出てしまう。このため、耐湿性の低い作物に耐性を付与し、耐湿性の高い作物を作出することは非常に重要である。イネは湿地にて生育できる、耐湿性、冠水抵抗性の高い植物である。したがって、イネと耐湿性の低い作物とを比較することで耐性、適応性の機構を明らかにし、その機構を耐湿性の低い作物へ応用することが可能になれば、農業上の大きな発展となる。そこで、この目的のために本研究ではイネ、トウモロコシの幼植物体と、イネの冠水発芽時に特徴的な器官である子葉鞘の伸長について、ミトコンドリア型アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)に着目して、研究を行った。トウモロコシのALDH2(RF2AとRF2B)は冠水により減少し、冠水解除後にも大きな変化は見られなかった。また、ALDH活性も冠水により減少し、冠水解除後には冠水前の水準に戻るにとどまった。ALDHが基質とするアセトアルデヒドは、イネでは冠水解除後4時間で減少し始めるが、トウモロコシでは冠水解除後、増加の傾向が見られた。機能的なRF2Aを欠いたトウモロコシは、冠水と冠水解除により野生型の植物体と比較して重度の傷害を受けた。これらのことから、植物の耐湿性、冠水抵抗性には、ALDH2によるアセトアルデヒドの、速やかで効率的な無毒化が重要である可能性が示唆された。イネの種子が冠水状態に置かれると、発芽に適した温度であれば子葉鞘が伸長する。冠水状態の子葉鞘においては2種類のALDH2のうち、ALDH2aの蓄積のみが見られた。ALDHの阻害剤であるジスルフィラム、シアナマイド、クロラルハイドレートのそれぞれの水溶液にてイネの種子を冠水し発芽させたところ、三種類の物質の間で影響を及ぼす濃度に違いがあったものの、いずれにおいても水中での子葉鞘の伸長が抑制された。

The main crops have many diseases, such as moisture resistance, canopy water resistance, abnormal weather, flood time, and heavy damage. This is very important for low moisture tolerance crops. Plants with high fertility, moisture tolerance and canopy water resistance in wetlands The mechanism of tolerance and adaptability of crops with low moisture tolerance can be compared with that of crops with low moisture tolerance, which can be developed in agriculture. In this study, we focused on the study of ALDH2, an enzyme which is involved in the elongation of seed leaf sheaths in young plants and in organs characterized by the development of crown water and bud. ALDH2 (RF2A and RF2B) is a new type of water supply system. The activity of ALDH decreases after the crown water is removed and before the crown water is removed. ALDH has a tendency to decrease and increase 4 times after crown water removal. The function of RF2A is to reduce the damage caused by plant growth and to reduce the damage caused by plant growth. The possibility of plant moisture tolerance, canopy water resistance, ALDH2 resistance, plant toxicity and plant toxicity is also discussed. The seeds grow in a water-filled state, the buds grow at an appropriate temperature, and the leaf sheaths elongate. There are two kinds of ALDH2 and ALDH2a in the seed sheath of crown water state. ALDH is a protective agent for the growth of seed in aqueous solution, and the effect of three kinds of substances on the growth of seed sheath in aqueous solution.