生物機能利用研究部門

組換え作物技術開発ユニット

役割

病害抵抗性やストレス耐性などの有用形質の付与や栽培技術の改良をめざし、作物の重要形質に関わる遺伝子の機能や形質をもたらすしくみを分子レベルで解明する研究を行っています。また、汎用的・効率的な遺伝子導入法を開発するとともに、組換え作物からの導入遺伝子拡散を抑制する技術を開発しています。

主な研究テーマ

遺伝子組換え等による環境ストレス耐性作物の開発

植物が低温,乾燥,塩等のストレスに応答する機構を解明し,ストレス耐性を向上させるための遺伝子制御技術を開発します.寒さに負けずによく稔る作物を開発します.

(タイトル) ) MAPKシグナル経路のレドックス制御がイネの低温耐性を高める.
(説明)図1.(A)OsMKK6DD過剰発現イネ(OX)は,4°C,7日処理後の生存率が野生株より大幅に向上する.(B)OsMPK3およびOsMPK6のシステイン残基レドックス制御のモデル.(C)OsMKK6を介する低温シグナル伝達経路.

主な研究テーマ

遺伝子組換え等による病害抵抗性作物の開発

イネのいもち病等、大きな被害をもたらす重要病害に対する抵抗性を高める能力をもつ遺伝子を有効に活用し、おもに遺伝子組換えを用いて、複数の病気に対して強い作物等、従来の育種法では作り出すことが困難な作物を開発することをめざします。

(タイトル) WRKY45遺伝子発現カセットを導入した複合病害抵抗性イネ
(説明)WRKY45はイネがもともと持っている病害抵抗性反応のキー制御因子です。普通のイネ(黄丸)はいもち病の感染により病害を受けていますが、遺伝子組換えによってWRKY45の発現量を増加させたイネ(赤丸)はいもち病に抵抗性を示します。

主な研究テーマ

閉花受粉性イネ(開花せずに稔実するイネ)を利用した交雑抑制技術の開発

一般作物との交配による遺伝子拡散を抑制するため、花粉を飛散させない閉花受粉性作物の利用が有効です。私たちの研究ユニットでは、開花せずに稔実する閉花受粉性イネを利用した実用的な交雑抑制技術の開発をめざしています。

(タイトル) 閉花受粉性イネspw1-cls1変異体の穂の様子
(説明) 普通のイネ(左)は開花時におしべが抽出し、花粉を飛散させるため、低頻度ながら自然交雑を起こしますが、spw1-cls1(右)は開花しないため、花粉を飛散させません。


メンバー

メンバーの主要成果 (プレスリリースした成果など)

  • 「イネの分げつ数・二次枝梗数・一穂穎花数に影響を及ぼすLAX2遺伝子」(研究成果情報)
  • 「イネの開花しない突然変異の交雑抑制能力と既存品種へ導入した場合の影響」 (研究成果情報)
  • 「コムギから低温下でRNAの働きを助けるタンパク質を発見」(プレスリリース)
  • 「植物の耐凍性を向上させる新しい遺伝子を発見」(プレスリリース)

(原著論文) (過去5年以内に発表したもの)

  • Lombardo F, Kuroki M, Yao S-G, Shimizu H, Ikegaya T, Kimizu M, Ohmori S, Akiyama T, Hayashi T, Yamaguchi T, Koike S, Yatou O and Yoshida H. (2016) The superwoman1-cleistogamy2 mutant is a novel resource for gene containment in rice. Plant Biotechnology Journal 14, Published online.
  • 今井亮三,謝 国生 (2016) MAPKシグナル経路のレドックス制御がイネの低温耐性を高める. 化学と生物 54, 617-619.
  • Liu Y, Tabata D and Imai R. (2016) A cold-inducible DEAD-box RNA helicase from Arabidopsis thaliana regulates plant growth and development under low temperature. PLoS ONE 11, e0154040
  • Sasaki K, Kuwabara C, Umeki N, Fujioka M, Saburi W, Matsui H, Abe F and Imai R. (2016) The cold-induced defensin TAD1 confers resistance against snow mold and Fusarium head blight in transgenic wheat. J. Biotechnol. 228, 3-7.
  • Goto S, Sasakura-Shimoda F, Yamazaki M, Hayashi N, Suetsugu M, Ochiai H, Takatsuji H. (2016) Development of disease-resistant rice by pathogen-responsive expression of WRKY45. Plant Biotechnology Journal 14(4), 1127-38.
  • Lombardo F and Yoshida H. (2015) Interpreting lemma and palea homologies: a point of view from rice floral mutants. Frontiers in Plant Science 6, Article #61.
  • Koike S, Yamaguchi T, Ohmori S, Hayashi T, Yatou O and Yoshida H. (2015) Cleistogamy Decreases the Effect of High Temperature Stress at Flowering in Rice. Plant Production Science 18 (2), 111-117.
  • Sasaki K, Liu Y, Kim M-H and Imai R. (2015) An RNA chaperone, AtCSP2, negatively regulates salt stress tolerance. Plant Signal. Behav. 10, e1042637.
  • Tezuka D, Ito A, Mitsuhashi W, Toyomasu T and Imai R. (2015) The rice ent-KAURENE SYNTHASE LIKE 2 encodes a functional ent-beyerene synthase. Biochem. Biophys. Res Commun. 460, 766-771.
  • Sutoh K, Washio K, Imai R, Wasa M, Nakai T and Yamauchi D. (2015) An N-terminal region of a Myb-like protein is involved in its intracellular localization and activation of a gibberellin-inducible proteinase gene in germinated rice seeds. Biosci. Biotechnol. Biochem. 79, 747-759.
  • Sasaki K, Kim M-H, Kanno Y, Seo M, Kamiya Y and Imai R. (2015) Arabidopsis COLD SHOCK DOMAIN PROTEIN 2 influences ABA accumulation in seed and negatively regulates germination. Biochem. Biophys. Res Commun. 456, 380-384.
  • Christov N-K., Christova P-K, Kato H, Liu Y, Sasaki K and Imai R. (2015) TaSK5, an abiotic stress-inducible GSK3/Shaggy-like kinase from wheat, confers salt and drought tolerance in transgenic Arabidopsis. Plant Physiol Biochem 84:251-260.
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  • 今井亮三,金 明姫 (2014) 低温ショックドメインタンパク質の機能の保存性と多様性:植物からの視点. 生化学 86, 474-478.
  • Goto S, Sasakura-Shimoda F, Suetsugu M, Selvaraj M.G, Hayashi N, Yamazaki M, Ishitani M, Shimono M, Sugano S, Matsushita A, Tanabata T, Takatsuji H. (2014) Development of disease-resistant rice by optimized expression of WRKY45. Plant Biotechnology Journal 13(6), 753-65.
  • 田淵宏朗,大森伸之介、西村実、佐藤豊、吉田均 (2013) イネ閉花受粉性変異体spw1-clsおよび疎粒変異体M645(lax2-3アレル)識別用PCR-based DNAマーカーの開発. 北陸作物学会報 48, 31-33.
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  • Takai T, Adachi S, Taguchi-Shiobara F, Sanoh-Arai Y, Iwasawa N, Yoshinaga S, Hirose S, Taniguchi Y, Yamanouchi U, Wu J, Matsumoto T, Sugimoto K, Kondo K, Ikka T, Ando T, Kono I, Ito S, Shomura A, Ookawa T, Hirasawa T, Yano M, Kondo M, and Yamamoto T. (2013) A natural variant of NAL1, selected in high-yield rice breeding programs, pleiotropically increases photosynthesis rate. Scientific Reports, 3, 2149, DOI: 10.1038/srep02149
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