イネの生産性を規定する分げつ成長の窒素代謝を介した分子統御機構の解明

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イネの分げつ数は、コメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いて、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指した。まず、トランスオミクス解析により、gs1;2幼植物地上部基部での転写・代謝産物及び植物ホルモンの変動を網羅的に解析した。その結果、GS1;2欠損が、代謝を大きく変化させることが明らかになった。平成30年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少に着目して解析を行った。アスパラギンは、グルタミンと同様に、主要な窒素の転流形態である。アスパラギンは、グルタミンを基質として、主にアスパラギン合成酵素(AS)によって生合成される。gs1;2地上部基部では、AS1の発現量が顕著に減少した。グルタミン供給に応答してAS1の発現量が増加したことから、gs1;2地上部基部では、グルタミン量の減少を介して、AS1の発現低下とアスパラギン量の減少が起きていることが示唆された。しかし、AS1欠損変異体イネでは、分げつ数は野生型と同程度であった。このことより、地上部基部でのAsn合成よりもGln合成が、分げつ伸長への重要性が高いことが示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。さらに、gs1;2地上部基部のスクロース量の減少にも着目して解析した。スクロースは、光合成産物かつ炭素の主要な輸送形態である。gs1;2地上部基部では、スクロース合成の律速酵素の遺伝子であるサイトゾル型フルクトース1, 6ビスホスファターゼ2 (cFBP2)の発現量が減少した。cFBP2変異体では、基部のスクロース量および分げつ数が減少した。このことより、cFBP2が分げつ生長において重要な役割を担う可能性が示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。