Home研究成果(プレスリリース)研究成果(プレスリリース)2017当サイトは、Javascriptを使用しています。Javascriptを無効にして閲覧した場合、コンテンツが正常に動作しないおそれやページが表示されない場合があります。当サイトをご利用の際には、Javascriptを有効にして閲覧下さい。センターの中島一雄プログラムディレクター、国際熱帯農業センターの石谷学グループリーダー、筑波大学の草野都教授らの国際共同研究グループ※は、シロイヌナズナ[1]のガラクチノール合成酵素遺伝子(AtGolS2)[2]を現在普及している品種のイネに導入し、干ばつ耐性が向上した遺伝子組換えイネを開発しました。開発途上国を中心とした世界の人口増加と経済成長により2050年には現在の1.6倍以上の食料増産が必要になると言われ注1)、農作物の安定かつ持続的な生産が喫緊の課題になっています。干ばつは農作物の生長や収穫量に大きく影響を及ぼし、毎年1千8百万トンのコメを干ばつにより損失しています。そのため、干ばつ等の不良環境下でも生産性の高い作物の開発が求められています。理研は、植物が乾燥耐性を獲得するうえでラフィノース属オリゴ糖[3]の基質であるガラクチノールが重要な物質であることを、2002年に報告しています。AtGolS2を過剰発現させたシロイヌナズナは、ガラクチノールを有意に蓄積し、乾燥条件でも長く生き抜きます。国際共同研究グループは、AtGolS2を導入した遺伝子組換えイネを開発し、コロンビアにある国際熱帯農業センターの乾燥圃場で試験を行いました。その結果、この遺伝子組換えイネは原品種と比較して、最大で約70倍という多量のガラクチノールを蓄積することを確認しました。複数年に渡る圃場試験の結果、30日間を超える無降雨期間という厳しい干ばつ条件下でも単位面積当たりの収量は最大で157%増加し、高い収量を維持できることを実証しました。今後は、開発したイネを用いてアフリカや南米において大規模な現地栽培試験を行い、干ばつ条件でも安定して2~3割の増収を目指します。モデル植物として広く普及しているシロイヌナズナから単離できるAtGolS2の導入は、他の地域の主要イネ品種においても同様の効果が発揮されると期待できます。Journal』に掲載されるのに先立ち、オンライン版(4月4日付け:日本時間4月4日)に掲載されます。本研究は、農林水産省の委託プロジェクト研究「途上国における乾燥耐性品種の開発」の支援のもと実施されました。開発途上国を中心とした世界の人口増加と経済成長により、中長期的には世界の食料需給がひっ迫することが予想され、2050年には現在の1.6倍以上の食料増産が必要になると言われています。そのため、食料・栄養不足が集中している開発途上地域を中心に、農作物の安定かつ持続的な生産が喫緊の課題になっています。一方で熱帯等の開発途上地域は低肥沃土や乾燥等の不良な環境条件下の農地が多く、また、気候変動に対しても脆弱であるため、農業生産性が低い状態が続いています。干ばつは、農作物の生長や収穫量に大きく影響を及ぼします。米については、毎年干ばつによって、日本の年間生産量の約2倍に相当する1千8百万トンが損失していると言われています。した世界の食料問題を解決するための方策のひとつとして、開発途上地域の干ばつ等の不良環境下でも生産性の高い作物の開発が求められています。センターは、モデル植物のシロイヌナズナを用いて、植物が乾燥ストレスに耐えるためのメカニズムの解明に長年取り組み、乾燥ストレスに対して働く多くの遺伝子を同定してきました。理研では、その中の1つであるガラクチノール合成酵素遺伝子(AtGolS2)の機能を強化したシロイヌナズナが、高い乾燥ストレス耐性を示すことを温室の実験で明らかにしています。これらの成果を基に、国際共同研究グループはAtGolS2を導入した遺伝子組換えイネを開発し、実際の条件に近い乾燥圃場で干ばつ耐性の向上を検証するための試験を実施しました。シロイヌナズナのAtGolS2を南米およびアフリカの普及陸稲品種Curinga[4]およびNERICA4[5]に導入し、恒常的にAtGolS2を発現する遺伝子組換えイネを作出しました(図1)。作出した遺伝子組換えイネは原品種と比べ、Curingaをベースとした系統で7.1~14.3倍、NERICA4をベースとした系統で17.5~69.7倍、ガラクチノールを植物体内に蓄積することを確認しました(図1)。複数年にわたる大規模な圃場試験の結果、干ばつの程度の強弱に関係なく、原品種と比べてCuringaをベースとした系統で20~157%、NERICA4をベースとし系統で17~40%、単位面積当たり収量が増加しました(図1、図2)。これらの結果を裏付ける生理学的な特性として、乾燥条件下における葉の相対含水率の維持、光合成能の維持、及び生育阻害低減等の乾燥ストレス抵抗性に関与する生理機能が向上していることが分かりました。国際共同研究グループは今回、モデル植物シロイヌナズナの遺伝子であるAtGolS2が乾燥耐性のイネの開発に有用であることが示しました。今後は、さらなる干ばつ耐性の向上を目指して、他の乾燥ストレスに対して有用に働く遺伝子を導入した系統との交配による耐性遺伝子の集積を図ります。今回開発したCuringaおよびNERICA4をベースとした遺伝子組換えイネ系統については、アフリカや南米において収量性等を再確認するための大規模な現地栽培試験を行う予定です。協力により、技術マニュアルの配付や種子増殖等の普及活動を展開し、この遺伝子組換えイネを導入した地域で、干ばつ条件でも安定的に2~3割の収量向上を目指します。AtGolS2の導入は、他の地域の主要イネ品種においても同様の効果が発揮されると期待できます。連携推進部お問い合わせフォーム補足説明1.シロイヌナズナキャベツやブロッコリーに代表されるアブラナ科の一年草。産業的な価値を持たない雑草であるが、モデル植物として最先端の植物研究の材料として用いられる。2.ガラクチノール合成酵素遺伝子UDP-ガラクトースとmyo-イノシトールとを基質としてガラクチノールを合成する酵素をコードする遺伝子。ガラクチノール合成酵素遺伝子を恒常的に発現するシロイヌナズナは乾燥耐性を持つことが分かっている。単糖が数個結合した糖類。ラフィノース属オリゴ糖は、ガラクチノールを基質として合成されるラフィノースやスタキオースを含み、植物の乾燥ストレス耐性獲得に関与すると考えられている。ラフィノースにはビフィズス菌を増やす作用(整腸作用)があり、カロリーオフの甘味料として利用されている。