日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：Plant and Cell Physiology

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

研究チームは、野生イネが乾燥に適応する仕組みを、植物の生育、ゲノム配列、遺伝子の働き方を組み合わせて明らかにしようとしました。乾燥への耐性に関わる遺伝子を強く働かせると、生育が抑えられる場合があります。そこで、乾燥への対応と生育の維持を両立する仕組みに着目し、栽培イネと野生イネを比較しました。

何を、どのように調べたか

対象は栽培イネ4系統と野生イネ5系統です。研究チームは、自動給水装置と移動式カメラを組み合わせた栽培・計測設備を開発しました。水を十分に与える条件と、種まき後28日から42日までの14日間給水を止め、その後に再給水する条件を比べました。この期間は、全系統で葉や茎が育つ栄養成長期に当たります。通常の画像から葉の投影面積を、赤外線画像から葉の温度を測り、生育や乾燥への反応を追跡しました。

さらに、ゲノム配列の比較と、葉でどの遺伝子がどの程度働いているかを調べる解析を組み合わせました。遺伝子の働き方は11時点で調べています。特徴的な反応を示した野生イネOrW2については、日本晴との交配に由来する後代や、遺伝子の働きを制御する配列を調べる実験も行いました。また、OrW2の採集地であるミャンマーの野生イネ21系統で、十分に水があるときのABF1遺伝子の働きを比較しました。

主な報告結果

乾燥処理では、各系統で地上部の生育が遅れ、葉の温度が上がりました。画像上の葉の投影面積は、葉の巻き込みやしおれなどによって減少し、再給水後に回復しました。野生イネのOrW2とOrW3では、乾燥中の投影面積の減少が比較的小さく、再給水後に回復する傾向が報告されました。

乾燥による遺伝子の働き方の変化は、系統によって異なりました。OrW2など変化が小さいグループでは、乾燥時に働きが高まる遺伝子の一部が、乾燥処理前から比較的よく働いていました。特にOrW2では、乾燥への応答に関わる遺伝子群を調節するABF1が、水が十分にある状態でも持続的に働いていました。

ABF1の働きを制御する上流の配列にはOrW2特有の違いがありましたが、配列の違いだけでは持続的な働きを説明できませんでした。細胞を用いた実験では、制御配列がOrW2由来か日本晴由来かにかかわらず、OrW2の細胞内でABF1がより強く働きました。著者らは、OrW2にはABF1を活性化する別の調節因子が存在する可能性を示しました。

日本晴とOrW2の交配に由来し、ABF1などが平常時から働く後代では、十分な水がある条件で日本晴より良好な生育が見られました。穏やかな乾燥条件では地上部の重量に有意差はありませんでしたが、厳しい乾燥条件での生存率は日本晴より高くなりました。また、ミャンマーのラカイン州でOrW2の近くに生育する野生イネでも、平常時のABF1の働きが高い傾向が報告されました。

この報告が示すこと

著者らは、乾燥してから応答を始めるだけでなく、平常時から乾燥に応答する遺伝子群が一定程度働く調節状態が、野生イネの適応に関わる可能性を示しています。ABF1の持続的で低い水準の働きは、その状態の一部と位置づけられています。乾燥と湿潤を繰り返すOrW2の生育地では、こうした性質が適応を支える要因の一つかもしれないと論じています。

ただし、ABF1を持続的に働かせる調節の仕組みは未解明です。また、系統間で草姿や発育時期が異なるため、比較は主に初期の栄養成長期に限られ、後の発育や収量への影響は十分に評価されていません。今回の報告は、収量の改善を示したものではなく、生育を保ちながら乾燥に対応する遺伝子調節のあり方を示すものです。

原著論文の著者・所属：Fumiyuki Soma（Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-858 Japan）、Yoshihiro Kawahara（Research Center for Advanced Analysis, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Research Center for Advanced Analysis, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518 Japan）、Takanari Tanabata（Kazusa DNA Research Institute , Chiba, 292-0818 ,; Kazusa DNA Research Institute, Chiba, 292-0818, Japan）、Atsushi Hayashi（Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518 ,; Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518, Japan）、Yuka Kitomi（Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-858 Japan）、Nobuo Kochi（Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518 ,; Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518, Japan）、Eiji Yamamoto（Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-858 Japan）、Nobuhiro Tanaka（Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-858 Japan）、Michiya Negishi（Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518 ,; Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518, Japan）、Kenichi Tokuda（Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518 ,; Research Center for Agricultural Robotics, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518, Japan）、Hiroaki Sakai（Research Center for Advanced Analysis, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Research Center for Advanced Analysis, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-8518 Japan）、Yusaku Uga（Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba , Ibaraki, 305-8518  ; Institute of Crop Science, National Agriculture and Food Research Organization, Tsukuba, Ibaraki, 305-858 Japan）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Fumiyuki Soma, Yoshihiro Kawahara, Takanari Tanabata, et al. Integrated phenotyping, genomics, and transcriptomics reveal a constitutive drought-responsive regulatory state associated with drought adaptation in wild rice. Plant and Cell Physiology（出版社：Oxford University Press） 2026-10-30. DOI: 10.1093/pcp/pcag150. 原著ライセンス：CC BY.