岡山大学大学院 環境生命科学研究科

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植物ゲノム解析学分野

植物ゲノム解析学分野 (Plant Functional Genomics)

資源植物科学研究所 研究グループ

  遺伝資源機能解析グループ

教員

TAKETA Shin 教授 :武田 真 Prof. Dr. TAKETA Shin
E-mail:staketa@(@以下はrib.okayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 遺伝育種科学

主な研究テーマ

 オオムギを中心とするイネ科作物の有用遺伝子を解明し、機能を解明することを目指しています。オオムギは生産量が世界第4位の重要作物です。種子ならびに植物体の形態はオオムギを作物として利用する際に重要で、今後予想されるストレス環境に対応できるよう改良する必要があります。世界各地の遺伝資源に含まれる多様性を解析し、種子成分、穂や植物体の形態ならびにウイルス病抵抗性遺伝子を植物体から遺伝子のレベルで探索しています。

オオムギにおける種子成分と穂の形態・機能の分子遺伝学

 オオムギは種子が殻と分離できない皮性が通常の型で、他の作物が種子のみ容易に分離できるのと大きく異なっています。オオムギでは約8千年前に単一劣性はだか性突然変異(nud)が自然に起こり、種子が殻ときれいに分離でき、食用利用が容易になりました(左上)。私たちは世界で初めてこの遺伝子が脂質の生合成を制御するERF(ethylene response factor)転写因子であることを解明しました。現在はこの遺伝子が制御する下流の遺伝子を次世代シーケンス法などにより解析し、遺伝ネットワークを解析してます(下)。  オオムギの種子は水溶性食物繊維(1:3;1:4-D-βグルカン)の含量が高く、健康食品として注目されています(右上)。水溶性食物繊維含量をさらに高める遺伝子を探索し、効率的に機能性成分を摂取できる次世代のもち性オオムギ品種の開発に向けた基礎研究をしています。

オオムギの芒(のぎ)の形態を制御する遺伝子の解析

 オオムギの穂先の芒(のぎ)は鳥害を防ぐ以外に、葉緑体を有し光合成を行い収量に貢献する重要な器官です。芒はイネ科にしかない器官で、オオムギでは長く葉緑素を含み発達し、重要な光合成器官です。オオムギには芒が短縮して短いものが東アジアで多くみられます。オオムギの芒形態の多様性を決める遺伝子を数々解明していて、気候変動下で安定多収となる芒のデザインを試みています。

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オオムギの葉以外の器官による光合成強化による多収化とウイルス病抵抗性遺伝子の研究

 オオムギの穂が白い突然変異体(左半分の右側)を用い、原因遺伝子が穂での葉緑体の合成を制御するGLK2転写因子であることを最近解明しました。穂の光合成が収量に大きく貢献することを解明しました。今後、穂の光合成活性を強化することで、不良環境下でも安定多収の実現が期待されます。
 また、オオムギの土壌伝染性ウイルス病である大麦縞萎縮病はわが国を始め,東アジアや欧州で深刻な病害で、罹病性品種では根からウイルスが侵入し地上部に移行して葉がモザイクを呈して(右半分のSusceptible側)光合成できなくなり、重篤な場合は穂を付けることができず枯死してしまい,深刻な減収を招き,品質も低下します。本病は土壌伝染するため農薬による防除が実際的でありません。そのため、オオムギ自体が持つウイルス病抵抗性遺伝子を多種類併用することで持続的な抵抗性を付与することが唯一の解決法です。私たちのグループは日本の多様なオオムギ遺伝資源から新たな抵抗性遺伝子を単離・特定し、抵抗性機構を解明するとともに、オオムギ品種改良の現場へ新規抵抗性遺伝子源を提供し、新品種開発に貢献することを目指しています。

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最近の主な業績

  • (1) Taketa, S., Hattori, M., Takami, T., Himi, E, Sakamoto, W. Mutations in a Golden2-like gene cause reduced seed weight in barley albino lemma 1 mutants. Plant and Cell Physiology 62: 447-457 (2021) (2021)
  • (2) Hibara, K-I., Miya, M., Benvenuto, S.A., Hibara-Matsuo, N., Mimura, M., Yoshikawa, T., Suzuki, M., Kusaba, M., Taketa, S., Itoh, J. Regulation of the plastochron by three MANY-NODED DWARF genes in barley. PLOS Genetics 17(5): e1009292 (2021)
  • (3) T., Yoshikawa, H., Hisano, K-I. Hibara , J. Nie , Y. Tanaka , J-I. Itoh , S. Taketa. A bifurcated palea mutant infers functional differentiation of WOX3 genes in flower and leaf morphogenesis of barley. AoB Plants (2022, in press)
  • (4) Ube, N., Katsuyama, Y., Kariya, K., Tebayashi, S., Sue, M., Tohnooka, T., Ueno, K., Taketa, S., Ishihara, A. Identification of methoxylchalcones produced in response to CuCl2 treatment and pathogen infection in barley. Phytochemistry 184: 112650 (2021).
  • (5) Fukunaga, K., Nur, M.Z., Inoue, T., Taketa, S., Ichitani, K. Phylogenetic analysis of the Si7PPO gene in foxtail millet, Setaria italica, provides further evidence for multiple origins of the negative phenol color reaction phenotype. Genes and Genetic Systems 95: 191-199 (2020).
  • (6) Milner, S.G., Jost, M., Taketa, S., Mazón, E.R., Himmelbach, A., Oppermann, M., Weise, S., Knüpffer, H., Basterrechea, M., König, P., Schüler, D., Sharma, R., Pasam, RK., Rutten, T., Guo, G., Xu, D., Zhang, J., Herren, G., Müller, T., Krattinger, S.G., Keller, B., . Jiang, Y., Gonzalez, M.Y., Zhao, Y., Habekuß, A., Färber, S., Ordon, F., Lange, M., Börner, A., Graner, A., Reif, J.C., Scholz, U., Mascher, M. and Stein, N. Genebank genomics highlights the diversity of a global barley collection. Nature Genetics 51: 319-326 (2019).
  • (7) Jost, M.,* Taketa, S.,* (*co-first authors), Mascher, M., Himmelbach, A., Yuo, T., Shahinnia, F., Rutten, T., Druka,A., Schmutzer, T., Steuernagel, B., Beier, S., Taudien, S., Scholz, U., Morgante, M., Waugh, R. and Stein, N. A homolog of Blade-On-Petiole 1 and 2 (BOP1/2) controls internode length and homeotic changes of the barley inflorescence. Plant Physiology 171: 1113-1127 (2016).
  • (8) Ube, N., Harada, D., Katsuyama, Y., Osaki, K., Tonooka, T., Ueno, K., Taketa, S. and Ishihara, A. Identification of phenylamide phytoalexins and characterization of inducible phenylamide metabolism in wheat. Phytochemistry 167:112098 (2019).

卒業生・修了生の進路

  • ヤンマー、(株)守田化学工業