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遺伝子発現プロファイルに基づく植物のストレス診断と水稲葉枯症の原因究明(平成 23年度)
Stress diagnosis of plants based on the gene-expression profile and clarification of causal factors in Suitou-hagare-shou

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1012CD015
開始/終了年度
2010~2012年
キーワード(日本語)
水稲葉枯症,ストレス診断,遺伝子発現,酸性霧,長崎県
キーワード(英語)
Rice Dieback (Suitou-hagare-shou), Stress Diagnosis, Gene Expression, Acid Fog, Nagasaki Prefecture

研究概要

長崎県高標高地域の水田で発症する水稲葉枯症の原因究明のための研究を、可視障害の発現、生理活性の変動および植物の遺伝子発現プロファイル解析に基づいて実施し、ストレス診断法の開発を目指す。これまでの研究で原因としての可能性が示唆されている、酸性霧、強光、オゾン等のストレス因子の単独および複合処理による環境制御実験を実施し、その影響解析を行うが、特にイネの遺伝子発現変化をマイクロアレイ法により計測し、我々の有するものを含めた既存データベースと相互比較する。その結果に基づいて、これらの条件下における遺伝子発現プロファイルを類型化し、特徴的な代謝変化やシグナル応答に関わる反応を抽出し、葉枯症の原因究明を試みる。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

環境制御装置を用いたストレス処理による葉枯症再現(2010〜2012)。酸性霧等のストレス処理による遺伝子発現変化プロファイルの計測(2010〜2012)。葉枯症発症と遺伝子発現変化プロファイルの解析(2011〜2012)。

今年度の研究概要

1. 環境制御装置を用いたストレス処理による葉枯症再現の試み
 昨年に引き続き、現地で栽培されている葉枯症感受性が異なるイネ3品種(イクヒカリ、ヒノヒカリ、あさひの夢)を霧暴露装置を含む環境制御室で育て、水耕栽培の培地中に異なる濃度の窒素肥料を与え、酸性霧処理後に強光、オゾン等の処理を施して、可視障害の有無を観察するとともに、一部の植物を収穫して、その重量や活性酸素生成の指標となるマロンジアルデヒドの量を測定する。得られた結果に基づいて、植物の受けたストレスの程度や、それと培地中窒素量との関係を明らかにし、葉枯症との関係を考察する。
2. 酸性霧等のストレス処理による遺伝子発現変化プロファイルの計測
 昨年行った、環境制御室でのイネへの中性および酸性霧処理とその後の遺伝子発現計測を再度実施し、結果の再現性を確認するとともに、得られた結果をデータベース上の情報と比較し、中性霧及び酸性霧によるストレス反応の特徴を解明する。
3.  現地イネの葉枯症発症と遺伝子発現変化プロファイルの計測
 昨年に引き続き、長崎県高標高地域で葉枯症を頻繁に発症する水田を中心に、発症状況を観察しながらイネの葉を収穫し、RNAを抽出してマイクロアレイ法により遺伝子発現を解析する。前年度の研究結果から 酸性霧や中性霧処理で誘導される遺伝子発現の変化はオゾン処理や生物学的ストレス(カビ、細菌等の感染)応答と良く似た遺伝子発現応答を示す一方、異なる点も存在することが明らかとなった。そこで、葉枯症を発症する葉における遺伝子発現をこれらのストレス応答と比較し、現地のイネがこのうちどのストレスを強く受けているかという点を中心に、葉枯症発症要因とそのメカニズムについて考察する。

外部との連携

(独)農業生物資源研究所

備考

共同研究機関:農業生物資源研究所(菊池尚志)

関連する研究課題
  • 0 : 生物・生態系環境研究分野における研究課題
  • 0 : 地域環境研究分野における研究課題

課題代表者

佐治 光

  • 生物・生態系環境研究センター
    佐治上級主席研究員室
  • 上級主席研究員
  • 博士 (農学)
  • 生物学,農学
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担当者