乾燥ストレス耐性植物の生長促進制御とその応用

耐旱植物的促生调控及其应用

• 批准号: 16J01053
• 负责人: 工藤 まどか
• 金额: $ 0.83万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01053/
• 关键词: 乾燥ストレス耐性; 生長制御; トランスクリプトーム; メタボローム; シロイヌナズナ

安定した農作物生産を目指し、長年にわたり世界中で乾燥ストレス耐性植物の作出が試みられてきた。しかし、このような植物は耐性が向上する一方で収量やバイオマス量の減少を示す例が多かった。この農業上の課題を解決するために、乾燥ストレス耐性と生産性の間にあるトレードオフを打破する可能性を探る必要があると考えた。本研究では、乾燥ストレス耐性遺伝子と生長促進遺伝子を共に過剰発現する形質転換シロイヌナズナの作製および解析を通じて、乾燥ストレス耐性植物の生長促進に挑戦した。導入する乾燥ストレス耐性遺伝子として、DREB1A転写因子遺伝子を用いた。生長促進遺伝子に関しては、乾燥ストレス下で発現が抑制されるものに着目し、PIFファミリー転写因子遺伝子およびジベレリン合成酵素遺伝子を選定した。これらの遺伝子を組み合わせた二重過剰発現体について個体レベルの解析 (乾燥ストレス耐性試験・成長解析) および分子レベルの解析（代謝物解析・遺伝子発現解析）を行い、複数遺伝子の集積が植物に与える影響に関する基礎的知見を得た。今年度は、新たに作製した二重過剰発現体を用いて研究を進めた。表現型解析により、二重過剰発現体は、乾燥ストレス耐性の向上と共に、胚軸や茎の伸長促進、ロゼット葉サイズの拡大、地上部サイズの増加、花成の早期化を示した。これらの結果により、生長促進遺伝子の導入によって、植物に元来備わっている乾燥ストレス耐性とバイオマス量のトレードオフの関係を打破できる可能性を見出した。メタボローム解析およびトランスクリプトーム解析によって、導入した2つの遺伝子は植物の代謝制御および遺伝子発現制御に対して相加的に影響を与えることを明らかにした。本研究によって得られた植物の成長制御に関する基礎的知見は、高バイオマス生産性の乾燥ストレス耐性植物の創出に資すると期待される。

Stable crop production means that the world is dry and tolerant. The amount of plant resistance increases and decreases. To explore the possibility of solving this agricultural problem, we should examine the feasibility of solving this problem. In this study, we investigated the effects of drought tolerance genes and growth promotion genes on the development of morphological and morphological changes in plants and their production and analysis. Introduction of DRY SPOT RESISTANCE GENE, DREB1A WRITING GENE Growth promoter gene expression is related to the development of growth inhibitor gene expression, PIF gene expression is related to the development of growth inhibitor gene expression, PIF gene expression is related to the development of growth inhibitor gene expression. The analysis of individual and molecular species (dry matter tolerance test and growth analysis) and the analysis of metabolite and gene generation analysis) of these species and the accumulation of multiple species have been carried out to obtain basic knowledge on the effects of plant and gene. This year, the new system has been developed. Phenotypic analysis showed that the development of double transition organisms, the increase of drought tolerance, the promotion of embryonic stem elongation, the increase of leaf size, the increase of shoot size, and the early flowering were all indicated. The possibility of breaking the relationship between the growth promoter and the plant is revealed. The metabolic control of plants and the production control of genes affect the addition of genes. This study provides basic knowledge on plant growth control, high productivity and drought tolerance, and expectations for plant development.

项目成果

乾燥ストレス耐性植物の成長促進制御

耐旱植物的生长促进控制

• 发表时间: 2018
• 作者: 工藤まどか;城所聡;吉田拓也;溝井順哉;戸高大輔;Alisdair R. Fernie;篠崎一雄;篠崎和子
• 通讯作者: 篠崎和子

Improvement of growth of drought tolerant plants by gene stacking

通过基因叠加改善耐旱植物的生长

• 发表时间: 2016
• 作者: Madoka Kudo;Satoshi Kidokoro;Takuya Yoshida;Junya Mizoi;Daisuke Todaka;Alisdair R. Fernie;Kazuo Shinozaki;and Kazuko Yamaguchi-Shinozaki
• 通讯作者: and Kazuko Yamaguchi-Shinozaki

複数遺伝子の導入による乾燥ストレス耐性植物の生長促進制御

引入多基因控制耐干旱胁迫植物的生长促进

• 发表时间: 2017
• 作者: 工藤まどか;城所聡;吉田拓也;溝井順哉;戸高大輔;Alisdair R. Fernie;篠崎一雄;篠崎和子
• 通讯作者: 篠崎和子

Double overexpression of DREB and PIF transcription factors improves drought stress tolerance and cell elongation in transgenic plants.

• DOI: 10.1111/pbi.12644
• 发表时间: 2017-04
• 期刊: Plant biotechnology journal
• 影响因子: 13.8
• 作者: Kudo M;Kidokoro S;Yoshida T;Mizoi J;Todaka D;Fernie AR;Shinozaki K;Yamaguchi-Shinozaki K
• 通讯作者: Yamaguchi-Shinozaki K