イネの根系形成機構に関する制御メカニズムを分子・生理学的機構から明らかにした

2026-07-10 弘前大学

弘前大学・国際農林水産業研究センターなどの国際研究チームは、低リン土壌でも生育しやすいイネ系統DJ123を対象に、側根密度を高める遺伝子座qLDC5の制御機構を解明した。X線CTによる非破壊解析から、DJ123ではL型側根の密度が高く、その増加は側根原基の形成促進と側根の伸長促進の双方によることを確認した。さらに、トランスクリプトーム解析や植物ホルモン実験から、qLDC5はオーキシンを介し、ジベレリンやジャスモン酸などとの相互作用を通じて根系形成を調節することが示された。リン欠乏に強いDJ123では、硝酸態窒素の吸収やジャスモン酸関連遺伝子の働きも強かった。これらの成果は、根系形質を活用したイネ育種や、低リン・乾燥などの不良環境でも高い生産性を維持する品種開発につながると期待される。

イネの根系形成機構に関する制御メカニズムを分子・生理学的機構から明らかにした
図1.(A)X線マイクロコンピュータ断層撮影(CT)を用いて定量化した、DJ123およびNERICA4の一次根(PR)におけるL型側根(LLR)の密度

<関連情報>

量的形質遺伝子座qLDC5は、オーキシン依存的に主根の分岐を制御する Quantitative trait locus qLDC5 regulates primary root branching in an auxin-dependent manner

Lam Thi Dinh,Bipin K Pandey,Yoshiaki Ueda,Nicola Leftley,Brian S Atkinson,Malcolm J Bennett,Matthias Wissuwa
Journal of Experimental Botany  Published:27 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/jxb/erag232

Abstract

L-type lateral root (LLR) density determines root system architecture, affecting nutrient acquisition in rice (Oryza sativa L.), particularly under low-phosphorus conditions. Previous studies identified genotypic differences in LLR density and a quantitative trait locus (QTL) enhancing LLR density on crown roots (qLDC5). We showed that LLR densities on crown and primary roots were closely correlated and confirmed higher LLR density on primary roots in qLDC5 donor DJ123 compared with the African variety NERICA4 using X-ray micro-computed tomography. We confirmed the qLDC5 effect in a field experiment for LLR density on primary roots. LLR densities on primary and crown roots, therefore, appear under similar genetic control. Developmental analyses revealed that DJ123 and NDJ188—a derivative line harboring qLDC5—initiate more lateral root primordia than NERICA4, with a higher proportion progressing to elongation, but that exogenous auxin application reversed this ranking. Within qLDC5, auxin biosynthesis gene OsYUCCA2 and auxin response factor OsARF15 were up-regulated in DJ123. Transcriptome analysis revealed an indirect auxin-mediated regulatory network underlying LLR variation. Differentially expressed genes in DJ123 and NDJ188 were enriched for ent-kaurene and gibberellin metabolism, including the robust induction of OsGA2ox5. These findings suggest qLDC5 increases lateral root density by coordinating gibberellin, auxin, and terpene pathways.

1202農芸化学
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