お米(イネ胚乳)の生長を制御する遺伝子を同定
〜受粉無しでデンプンを蓄積〜

Press Release

Mutation of the imprinted gene OsEMF2a induces autonomous endosperm development and delayed cellularization in rice.

Kaoru Tonosaki, Akemi Ono, Megumi Kunisada, Megumi Nishino, Hiroki Nagata, Shingo Sakamoto, Saku T. Kijima, Hiroyasu Furuumi, Ken-ichi Nonomura, Yutaka Sato, Masaru Ohme-Takagi, Masaki Endo, Luca Comai, Katsunori Hatakeyama, Taiji Kawakatsu, Tetsu Kinoshita.

The Plant Cell 2020 November 25 DOI:10.1093/plcell/koaa006

プレスリリース資料

横浜市立大学 木原生物学研究所 木下 哲 教授、岩手大学 殿崎 薫 助教(前 横浜市立大学 特任助教)らの研究グループは、イネの可食部にあたる胚乳の発生に関する研究から、デンプン合成を含めお米の生長を制御している遺伝子を同定することに成功しました。

イネの胚乳は、花粉がめしべに受粉受精することでその生長を開始します。今回、遺伝子発現の制御機構の一つであるヒストン修飾に関わるポリコーム複合体の構成因子OsEMF2a遺伝子の機能をゲノム編集によって欠損させた変異体で、受精していない子房においても自律的に胚乳が発生して肥大し、デンプン合成過程まで進行することを発見しました(図)。このことから、受精によって開始される一連の生長過程がOsEMF2aによって抑制されていることが考えられます。

イネの花粉は環境の影響を受けやすく、例えば気温が低い際には花粉が正常に形成されず冷害の主要因になることが知られています。本研究をさらに発展させることで、花粉を用いることなく充実した胚乳(お米)を作ることのできる品種を開発できれば、環境変化に左右されることのない安定したお米の生産が可能になると期待されます。

本研究は、文部科学省科研費 新学術領域研究「植物新種誕生の原理」、日本学術振興会(JSPS)若手研究B、科学技術振興機構(JST)ALCA「人為的アポミクシス誘導技術の開発による植物育種革命」などの支援を受けて、日本、アメリカの2カ国、計7研究機関の国際共同研究として遂行しました。また本研究は公募型共同研究「NIG-JOINT」の成果です。

本研究は『The Plant Cell』に掲載されました。(11月24日オンライン)

遺伝研の貢献
実験材料の育成と試料収集などで本研究に貢献しました。

Figure1

図: 通常のイネにおける胚乳発生(左)とemf2a変異体における自律的な胚乳発生(右) emf2a変異体では花粉を受粉しない場合でも、受粉した通常イネと同様に胚乳が肥大し、デンプン粒が形成される。


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