イネにおけるオゾン耐性メカニズムの生理学的、遺伝学的な特性評価

点击翻译按钮获取中文摘要

イネにおいてオゾン存在下で高い乾物重を示す量的形質遺伝子座(QTL)OzT8を明確にする事を目的とした。Ozt8を含むSL46と、親系統である日本晴にオゾン照射実験(3週間を1期間)を繰り返し行い、光合成量、炭素同化量および乾物重を測定した。Ozt8座を含むイネ系統は、乾物重に対してだけでなく葉の光合成能や日々の炭素同化量に関しても、オゾン耐性を示す事が分かった。また、SL46はオゾン耐性ストレスにおいて日本晴よりも優れていた。また、OzT8遺伝子座は気孔伝道度には影響を及ぼさないことが明らかになった。このことから、OzT8における耐性は気孔閉鎖によりオゾンストレスを回避しているのではなく、むしろ葉内に浸透したオゾンに対して実際に何らかの耐性が存在するためと考えられる。OzT8系統のSL46は日本晴と比べると、21日間に及ぶオゾン暴露の後でも、オゾンストレス下で光合成能力の減退がかなり小さかった。これらの結果から、OzT8遺伝子座は葉内の光合成能力を維持することでオゾン耐性を付与するものであり、オゾン耐性増加のためのイネ品種改良にとって貴重な標的形質である。生殖成長期での実験から、OzT8は幼苗期に効果を発揮するだけでなく、特に生殖力への効果など、子実生産期にもOzT8効果が明白であった。オゾン暴露により、日本晴では成熟種子の割合が著しく減少したが、SL46では減少しなかった。同様な効果が一穂あたり種子重や植物個体あたりの総種子重にも見られており、SL46ではこうした生殖特性のいずれにおいても減退はなかった。マイクロアレイ・ホルモン分析は、ごく一部分を終えただけであり、現時点ではごく予備的な所見を示すにとどまる。日本晴はエチレン放出量増加を伴ってオゾンに反応していると見られており、こうした高エチレン水準がオゾンストレス下における日本晴の光合成減退に寄与している可能性があるものと思われる。SL46では、そのようなオゾン影響下でのエチレン放出量増加は見られなかった。これらの結果から、OzT8はエチレン放出を制限し、さらにルビスコの下方制御を防ぎ、それによって高い光合成能力を維持しながらイネを保護している、との仮説が導き出される。