リボソーム不活性化タンパク質遺伝子のイネへの導入による病害抵抗性の付与

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要約

ライムギ、エンバクのリボソーム不活性化タンパク質(RIP)遺伝子を良食味イネ品種「どんとこい」に導入すると、いもち病に対して「トドロキワセ」と同程度かそれ以上、白葉枯病に対して「日本晴」程度の病害抵抗性を示す。

キーワード:リボソーム不活性化タンパク質、組換えイネ、いもち病、白葉枯病、病害抵抗性
担当:中央農研・北陸地域基盤研究部・稲育種素材研究室
連絡先:電話025-526-8304、電子メールhaoki@affrc.go.jp
区分:関東東海北陸農業・北陸・生物工学
分類:科学・参考

背景・ねらい

近年、環境保全型農業の推進と消費者の意向から減農薬栽培を可能にする技術開発が求められており、イネの主要病害に対する高度抵抗性系統の作出が課題となっている。本研究では、植物の病原体に抗菌活性を示すリボソーム不活性化タンパク質(RIP)遺伝子を利用して、良食味イネ品種の病害抵抗性を向上させることを目的に、ライムギとエンバクからRIP遺伝子を単離し、良食味イネ品種「どんとこい」に導入してRIP遺伝子の病害抵抗性効果を確認する。

成果の内容・特徴

ライムギ、エンバク由来のcDNAライブラリーからそれぞれ新規RIP遺伝子を単離し、その塩基配列を決定した。これらの遺伝子の翻訳されるアミノ酸配列の相同性はオオムギ、コムギRIPとは60%以上であるが、トウモロコシRIPとは30%以下である(図1)。
Cab1プロモーターとライムギ又はエンバクRIP遺伝子を連結させたそれぞれの形質転換ベクターを「どんとこい」に遺伝子導入したところ、作出した組換え体の内、枯死、不稔、矮性などの異常形質はそれぞれ74個体中8個体、71個体中8個体と少ない。
作出した組換え系統は原品種「どんとこい」(いもち病抵抗性「中」)と比較して、いもち病菌の病斑が遅延する。いもち病菌(レース007)の噴霧接種検定による選抜によって、組換え系統の中からいもち病抵抗性「強」品種の「トドロキワセ」と同等あるいはそれ以上の病害抵抗性を持つ系統が得られる(図2、4)。
「どんとこい」にはS型の罹病性病斑が現れるが、高度ないもち病抵抗性を持つ組換え系統には、S型病斑以外に病害抵抗性品種に現れるM型、R型病斑が出現する(図3)。また、エンバクRIP組換え系統の中には、いもち病菌の侵入を示すHR型病斑(クロロティック病斑)は観察されるが他の病斑はほとんど認められず、極めて高度ないもち病抵抗性を示す系統 (Oat34)も存在する(図3、4)。
いもち病に高度の抵抗性を示す組換え系統は、「どんとこい」と比較して白葉枯病菌の病害が軽減される(図5)。またライムギRIP組換え系統には、白葉枯病圃場抵抗性「やや強」品種の「日本晴」と同等の圃場抵抗性を持つ組換え系統(Rye7)も存在する。