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

添加赖草染色体的小麦品系的 RNA-seq 和代谢组学分析显示耐热性

• 批准号: 18F18080
• 负责人: 辻本 壽
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18080/
• 关键词: パンコムギ; オオハマニンニク; タルホコムギ; 高温耐性; トランスクリプトミック解析; メタボロミック解析; 染色体添加系統; ゲノムワイドマーカー; ハマニンニク

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。

The artificial environment controls the growth and development of the chromosome system, and compares the morphological and biochemical characteristics of the chromosome system with those of the artificial environment. The high temperature tolerance of LR chromosome I was investigated in detail in Chinese Spring System (CSI). The normal CS system was compared with the low leaf temperature in high temperature environment. The high leaf temperature was indicated. The evaporation rate of LR chromosome I was improved. The photosynthesis was improved. CSI-Infertility-- GISH analysis of chromosome I addition and deletion of chromosome B Investigation of high temperature tolerance system "MSD417" derived from mating of secondary and wild species. A fourth of the common background of the same lineage was obtained by artificial imaging, high temperature and physiological tests 5 days after flowering. mRNA collection and RNA-seq analysis were performed at different stages after treatment. The result of MSD417 system is that after 4 days of high temperature treatment, the temperature of Nonglin 61 is low, and the ability of special high temperature adaptation is high. MSN417 is the most important factor in the analysis of photo synthesis and photo synthesis. It is the most important factor in the analysis of photo synthesis and photo synthesis. The relationship between the results and physiological characteristics of the disease is specified, and the relationship between the disease and high temperature tolerance is specified.

项目成果

忠北大学校(韓国)

忠北国立大学（韩国）

Agricultural Research Corporation(スーダン)

农业研究公司（苏丹）

CIMMYT(メキシコ)

CIMMYT(墨西哥)