地球環境変動に伴う作物不稔現象の克服研究

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植物の生殖成長の過程は栄養成長の過程に比べて、様々な環境ストレスに対してより感受性が高く、なかでも雄性配偶子である花粉形成は最もその影響を受けやすい。その結果、自然界において雄性不稔が広く観察されている。本研究では、オオムギならびにシロイヌナズナを用いて高温障害による花粉形成の分子基盤の解明と、イネ低温障害「冷害」の実験系の確立を行なうとともに、それらの原因の探索、そして、克服に目指した研究を進めた。その結果、昨年度までのオオムギならびにシロイヌナズナによる高温障害に、葯特異的なオーキシンの低下が深く関わる現象の発見と、今年度、それら低下は細胞分裂、複製に関わる遺伝子、ミトコンドリアに関連する遺伝子群とそれぞれ共発現の関係にあり、オーキシンの低下がこれら遺伝子発現に密接に関与することを明らかにした。イネの冷害に関しては、ジベレリンの影響がより強くみられることを、ジベレリン生合成の変異系統、ジベレリン応答性の変異系統、ならびにジベレリン処理、ジベレリンの阻害剤処理などを用いて、明らかにすることに成功した。さらに、低温に弱いササニシキと低温に強いヒトメボレの二系統を用いて、それら低温感受性に関わる遺伝因子の特定をQTL解析ならびに各種形質の相関を調べることにより実施した。その結果、低温環境下でも花粉数を多く作れる形質は低温耐性であること、一方、低温環境下で一穂あたり穎花を多く作れる形質は逆に低温感受性となること、QTL解析の結果、低温耐性(低温でも種子結実率が高い)と一穂あたりの穎花数(少ない形質)が第7染色体上の同一領域にリンクすることが確認された。従って、多収性のイネの形質は、低温などの障害には、逆にリスク要因になることが示された。