RNA-seq and metabolomic analyses of Leymus chromosome added wheat lines showing heat tolerance

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人工気象環境制御チャンバーを用い、オオハマニンニク（LR）染色体添加コムギ系統を栽培し、栄養成長段階または開花後段階に高温ストレスを与え、メタボローム解析とトランスクリプトーム解析を実施し、表現される形質と生化学的特性を比較した。これまでに高温耐性が知られていたLRの「I」染色体をパンコムギChinese Springに添加した系統（CSI）を詳細に調査したところ、正常のCS系統と比較して、高温環境下で低い葉面温度を示し、また、クロロフィル量が高いことがわかり、染色体Iの添加がコムギの蒸散率を改善し、光合成プロセスを改善することにより耐性になることが分かった。しかしながら、CSIは不稔性を示したため、遺伝資源としてコムギの改良には利用できない。不稔になる原因は、GISH分析でI染色体添加だけでなく5B染色体消失による置換が起こっているためであることが明らかとなった。次に、野生種タルホコムギと交配から派生した高温耐性系統「MSD417」の調査を行った。同系統と遺伝的背景の1／4が共通する品種「農林61号」を人工気象機で育て、開花後5日目に高温ストレスを加え、生理的データを取得した。また、処理後異なる時期にmRNAを採集し、RNA-seq解析を行った。その結果、MSD417系統は、高温処理4日後、高温下で穂の温度が農林61号より低くなり、特殊な高温適応能力をもつことが明らかとなった。トランスクリプトーム解析では、MSN417において、いくつかのヒートショック転写因子と、光合成経路関連遺伝子が、農林61号より増加していたことが分かった。このトランスクリプトームの結果と生理学的データの相互関係を特定して、コムギの高温ストレス耐性に関連するコア遺伝子を特定した。