「浮きイネ」の仕組みと起源を解明

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洪水で沈んでも背を伸ばして生き延びる

2018/07/13 名古屋大学 東北大学 科学技術振興機構(JST)

ポイント
  • 「浮きイネ」が洪水に応答して背丈を伸長させるための鍵遺伝子SD1を発見した。
  • 浮きイネが水没すると、SD1たんぱく質の働きにより植物ホルモンの1つであるジベレリンが生産され、急激な背丈の伸長を引き起こす。
  • 人類は、イネの祖先においてSD1遺伝子に生じた変異を利用した。

このたび、名古屋大学 生物機能開発利用研究センター 芦苅 基行 教授、東北大学 生命科学研究科 黒羽 剛 助教らの共同研究グループは、洪水に適応し、背丈を急激に伸長させて生き延びることができる「浮きイネ」を制御する鍵遺伝子を発見し、その分子機構と起源を明らかにしました。

本研究成果によって、長期間、洪水が続いても生存可能なイネ品種の開発や、環境に応じてイネの背丈を人為的に制御する技術の確立が期待されます。

本研究は、米国コーネル大学、理化学研究所、農業・食品産業技術総合研究機構、産業技術総合研究所、埼玉大学、東京大学、神戸大学、九州大学との国際共同研究で行われたものです。

この研究成果は、2018年7月13日付(日本時間午前3時)の米国科学雑誌「Science」オンライン版に掲載されます。

本研究は下記の支援を受けて行われました。

  • 科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業(CREST)
    「作物の地下茎による栄養繁殖化に向けた基盤技術の開発」(JPMJCR13B1)
  • 科学技術振興機構(JST) 地球規模課題対応国際科学技術協力プログラム(SATREPS)
    「ミャンマーにおけるイネゲノム育種システム強化」
  • 植物科学最先端研究拠点ネットワーク
  • キャノン財団
    「食糧問題軽減を目指したイネの分子育種と特性評価」
  • 科研費 新学術領域
    「大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析」(22119007)
    「植物細胞壁の情報処理システム」(24114001、24114005)
    「植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム」(16H01464)
    「植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理」(17H06473、17H06474)
  • 科研費 基盤研究(C)(18K06274)
  • 科研費 若手研究(B)(16K18565)
  • 科研費 特別研究員奨励費(14F03386)
  • The National Science Foundation Graduate Research Fellowship(DGE-1144153)
  • USDA NIFA(2014-67003-21858)
<研究背景と内容>

植物は、これまでさまざまな過酷な環境に適応する進化を遂げてきました。植物の生存に水は必須ですが、水没してしまうほどの大量の水は生存を脅かします。東南アジアでは、毎年雨期になると水かさが数メートルにもなる洪水が発生し、この過酷な環境が約4~5ヵ月続くこともあります。この過酷な環境では、ほとんどの植物は生きていけませんが、バングラデシュを始めとしたアジアの洪水地帯で栽培される「浮きイネ」は、ユニークな進化を遂げてきました。浮きイネは、完全に水没してしまうような洪水が長期間続いても、急激に草丈(イネの身長)を伸ばして水面から葉を出し生き延びることができます(図1)。この伸長能力は非常に高く、時には草丈が数メートルに至るほどです。しかし、その詳細な仕組みや起源については明らかになっていませんでした。

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