イネ（Oryza sativa L.）の鉄過剰トレスに対する各ステージでの応答形質の決定とイネ鉄過剰ストレス耐性に関するゲノムワイド関連解析

イネ（Oryza sativa L.）の鉄過剰トレスに対する各ステージでの応答形質の決定とイネ鉄過剰ストレス耐性に関するゲノムワイド関連解析

Cattarin Theerawitaya †, Samart Wanchana †,
Vinitchan Ruanjaichon , Rujira Tisaram ,
Thapanee Samphumphuang , Thanyaporn Sotesaritkul ,
Suriyan Cha-um and Theerayut Toojinda *.

National Center of Genetic Engineering and Biotechnology (BIOTEC), National Science and Technology Development Agency (NSTDA), Khlong Luang, Pathum Thani, Thailand.


Front. Plant Sci. 13:994560.
doi: 10.3389/fpls.2022.994560

要旨
米は世界人口の半分以上の主食です。鉄の毒性は、世界のいくつかの地域で米の生産を制限しています。Fe耐性イネ品種の育種は、Fe毒性の問題に対処するための優れたアプローチです。イネは、さまざまな段階でFe毒性に対して異なる反応を示します。Fe毒性に関連するほとんどのQTLは苗の段階で特定されており、さまざまな段階にわたるFe毒性に関する研究はほとんどありません。本研究では、イネの種苗期、栄養期、繁殖期におけるFe毒性に応答する農業形態学的および生理学的形質を調査し、GWASを適用してこれらの形質に関連するQTL/遺伝子を同定しました。農業形態学的および生理学的パラメータの中で、リーフブロンズスコア(LBS)はすべての段階でFe毒性応答を決定するための重要なパラメータであり、SDWは苗段階で有望なパラメータになる可能性があります。合計29のQTLが10の染色体で同定されました。その中で、3つの共局在QTLが染色体5、6、および11で同定されました。この研究で特定されたいくつかのQTLは、バイペアレントQTLマッピングおよびアソシエーションマッピングから以前に特定されたQTLと重複していました。鉄の恒常性に関連することが以前に報告された2つの遺伝子、すなわちLOC_Os01g72370(OsIRO2、OsbHLH056)およびLOC_Os04g38570(OsABCB14)が同定された。また、遺伝子ベースのハプロタイプ解析に基づき、LOC_Os05g16670が5番染色体上の共局在QTLの候補遺伝子として同定され、LOC_Os11g18320染色体上の共局在QTLの候補遺伝子として同定された。本研究で同定されたQTLと候補遺伝子は、Fe毒性耐性のためのイネ育種プログラムに役立つ可能性があります。


結論
結論として、農業形態学的および生理学的パラメータの中で、LBSはすべての段階でFe毒性応答を決定するための重要なパラメータであり、SDWは苗段階で有望なパラメータである可能性があります。この研究はまた、さまざまな段階でFe毒性に反応する形質に関連するQTLの位置と候補遺伝子についての洞察を提供します。実生期および栄養期におけるFe毒性に応答する農業形態学的および生理学的形質に関連する合計29のQTLが同定された。その中で、2つ以上の形質に関連する3つの共局在性QTLが染色体5、6、および11で同定されました。機能アノテーションに基づいて、Fe毒性に関連することが以前に報告された2つの遺伝子が同定された。さらに2つの遺伝子が、5番染色体と11番染色体上の共局在QTLの有望な候補として同定されました。


図6
実生期と生長期の異なる形質と関連するQTLの染色体上の位置。S, 実生期; V, 生長期。