食用作物学II （イネについて）

2014/1/7
JIRCAS‐
日本における国際農学研究機関
国際農林水産業
研究センター
（JIRCAS）
現所長：岩永 勝
博士
CYMMITの所長も務
められた方．
食用作物学II
（イネについて）
熱帯又は亜熱帯に
属する地域その他
開発途上地域にお
ける農林水産業の
研究を包括的に行う
我が国唯一の研究
機関
（http://www.jircas.a
ffrc.go.jp/index.sjis.h
tml）
第十回 国際研究機関とプロジェクト
作物学研究室 柏木純一
生物的硝化抑制（BNI）を利用した育種素材の開発と
作付け体系への応用
土壌の窒素循環のうえで重要で
ある土壌微生物によるアンモニア
の硝化作用は，脱窒による窒素肥
料の損失だけでなく亜酸化窒素に
よる地球温暖化の原因となる
植物によっては，根
から硝化抑制物質を
分泌し，これにより生
物的硝化抑制作用
（Biological
Nitrification Inhibition,
BNI）を有する
イネ（Oryza sativa
L.）遺伝資源における
生物的硝化抑制能を
評価し，BNIに優れる
IAC25を同定した
http://www.jircas.affrc.go.jp/program/ProA_5.html
イネ系統IAC25の硝化抑制作用
機能遺伝子同定および組み換え技術を利用した環
境ストレス耐性作物の作出（もう少し詳しく）
ストレスに対する複数の遺伝子の
発現をまとめて調節しているマスター
遺伝子「DREB」の遺伝子組み換え個
体の作出により，環境ストレス耐性
作物を作出
ストレス誘導性プロモーター
（rd29A）を利用することにより，通常
栽培時における「DREB」の過剰発現
を抑え，ストレス環境下においての
みの発現を可能とした
水稲における土壌水分欠乏-メカニズムの復習
日中，大気飽差が大きくなると（＝空気が
乾く），と葉からの蒸散に根からの吸水が追
い付かず，イネは水分欠乏状態となる
土壌に充分に水分があるにもかかわらず，
吸水できない理由は，根の構造による
乾
http://www.jircas.affrc.go.jp/program/ProB_2.html
遺伝子組み換えによりDREB遺伝子を導入したイネ（キタアケ）
https://dummiesguide2b1witplants.wikispaces.com/Absorption+of+Water+and+Minerals+by+Roots
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水稲における土壌水分欠乏-シンプラスト輸送
アクアポリン
アクアポリン（水チャンネル）
濃度・圧力勾配による受動的な水移動
（エネルギー移動を要しない）を行う．
水分子を厳密に識別し，20億分子/秒
という高速で，水分子を通過させる．
水移動の盛んな部位に，偏在する傾
向がある．
水（浸透圧）ストレス反応タイプと，ス
トレスにかかわらず存在するタイプとが
ある．
アクアポリン遺伝子を過剰発現させ
ると，葉からの蒸散が活発となり，気孔
数も増え，生長が促進されたが，乾燥
ストレスには弱かった．このことは，ア
クアポリンが吸水時の水輸送で重要な
役割を果たしていることを示唆している
細胞内
水分子
細胞膜，液胞膜
国際的農業研究・支援機関
Asian Development Bank (ADB)-融資
World Bank (WB)-融資
下部組織
Consultative Group for International
Agricultural Research (CGIAR) -研究
http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/tarc/2009/tohoku
09-33.html
International Rice Research Institute
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IRRIのプロジェクト
http://beta.irri.org/
1960年にロックフェラー財団の出資によ
り、フィリピンに設立。現所長はアメリカ人
のZeigler, Robert S.博士
邦人の派遣研究員数名
運営予算：5200万ドル
およそ10万系統を有するジーンバンク
60年代にアジアでの緑の革命を推進
IR8（短稈で高い収穫指数と直立葉の草型）
→IR36の育成と普及
伸長型系統
SUB1系統
研究課題
1）Raising productivity in rainfed environments:
attacking the roots of poverty（育種）
2）Sustaining productivity in intensive ricebased systems: rice and the environment（栽培
管理）
3）East and southern Africa: rice for rural
incomes and an affordable urban staple（東･南
アフリカでの育種）
4）Rice and human health: overcoming the
consequences of poverty（公衆衛生）
5）Rice genetic diversity and discovery: meeting
the needs of future generations for rice genetic
resources（遺伝資源）
6）Information and communication: convening a
global rice research community（教育）
7）Rice policy support and impact assessment
for rice research（政策）
http://farm3.static.flickr.com/2035/2198756329_48b60ce13d.jpg
http://beta.irri.org/news/bulletin/2007.11/bullimg/From%20Hemmi1.JPG
川野、坂上 (2008) JIRCAS Working Report 57: 25-35
1）Raising productivity in rainfed environments: attacking the
roots of poverty（育種）
冠水抵抗性、旱魃抵抗性、塩害抵抗性
Xu and Mackill (1996) Mol. Breeding 2:219-224.
南･東南アジアの稲作地域の1100万haが短期の冠水害を受
ける
短期の冠水害：1週間程度の冠水→酸素獲得のために節間
伸長して葉を水面に出す[効率の悪い嫌気呼吸]→炭水化物の
著しい消費→水が引く→光合成再開→明反応系で活性酸素が
生じる[抗酸化物質（アスコルビン酸）が必要＝炭水化物が必
要]→炭水化物が欠乏している系統は枯れる
Sub1：第9染色体に座上するQTL
水没→植物体内エチレン濃度上昇→ABA減少→ジベレリン
感受性増→節間伸長
IRRIのプロジェクト
×
IRRIのプロジェクト
4）Rice and human health: overcoming the
consequences of poverty（公衆衛生）
2）Sustaining productivity in intensive ricebased systems: rice and the environment（栽培
管理）
途上国では、ビタミンA（失明の原因とな
る）の著しい摂取不足が深刻な問題となっ
ている。そこで遺伝子組み換えにより、胚
乳にβ-カロチンを含むイネ（ゴールデンライ
ス）を普及する
稲作栽培における最大の支出は肥料代で
しかし、
http://www.goldenrice.org/
南･東南アジアでの稲作栽培環境は変異に
富む
稲作農家の教育レベルも多様
↓
★画一的な栽培管理指導や普及指導が困難
IRRIが蓄積した栽培管理データに基づいて、
施肥管理用コンピュータシミュレーターを開発
ゲラニルゲラニルピロリン酸（GGPP）
×
フィトエン
×
ゼータカロチン
フィトエン合成酵素（psy）
フィトエン･デサチュラーゼ
(crt1)
胚乳の鉄･亜鉛含量が高いイネ系統を
IRRIの遺伝資源から同定し、これらの栄養
素を多く含むイネ系統の開発と普及（バン
グラデシュ）
リコピン
α-カロチン
イネは、食用部位である胚乳ではpsyお
よびcrtを合成しないので、前駆物質である
GGPPからβ-カロチンを合成できない
psyおよびcrtを合成するための遺伝子を
形質転換で導入した
β-カロチン
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Africa Rice Center
ARCのプロジェクト
http://www.africarice.org/
1970年にＵＮＤＰ等の支援を受けて、
リベリアに設立。その後、同国の政情
不安によりコートジボアールに移転
（1978年）、さらに同国の政情不安によ
り、ベナンのIITA支所に移転（2007年）。
現所長は、セネガル人のPapa
Abdoulaye Seck博士
数名の邦人研究者
運営予算：1068万ドル（日本からの
拠出は20％）
アフリカで稲作を普及するため、地域
に適応した品種の育成（アジアイネ、ア
フリカイネ）、種子増殖･配布、農家の
教育
近年は、特にNERICAの育成と普及に力
を入れている
研究課題
1）Genetic Diversity and Improvement （遺伝
資源･育種）
2）Sustainable Productivity Enhancement
（栽培管理）
3）Learning and Innovation Systems（教育･
普及）
4）Policy and impact （政策）
1）Genetic Diversity and Improvement （遺
伝資源･育種）
http://www.jbfa.org/shopping/p4.html
NERICA (New Rice for Africa)の開発普
及
アジアイネ(Oryza sativa L.)を母親として、
アフリカイネ(Oryza glaberrima Steudel)を花
粉のとして交配した後代より選抜されたイネ
系統の一群で、1994年の初リリースされた。
以来、現地からの問題点に対応した水稲系
統、陸稲系統が次々と育成されている
IRRIと連携して、Sub1遺伝子を導入した
NERICAの育成が進められている
種子増殖システムや普及システムには、日
本政府の支援を受けたJICAが精力的に行っ
ている
http://www.africarice.org/warda/aboutus.asp
http://www.sangiin.go.jp/japanese/ugoki/h20/080828.html
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