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Ion-beam irradiation, gene identification, and marker-assisted breeding in the development of low-cadmium rice

イオンビーム照射,遺伝子同定及びマーカー育種による低カドミウム米開発

石川 覚*; 石丸 泰寛*; 伊倉 将人*; 倉俣 正人*; 阿部 薫*; 瀬野浦 武志*; 長谷 純宏; 荒尾 知人*; 西澤 直子*; 中西 啓仁*

Ishikawa, Satoru*; Ishimaru, Yasuhiro*; Igura, Masato*; Kuramata, Masato*; Abe, Tadashi*; Senoura, Takeshi*; Hase, Yoshihiro; Arao, Tomohito*; Nishizawa, Naoko*; Nakanishi, Hiromi*

コメは食品を経由するカドミウム摂取の主要経路の1つであるが、コメのカドミウム汚染を大幅に低減させる技術は開発されていない。われわれはイオンビーム照射によって、コメの粒にカドミウムをほとんど蓄積しないイネ変異体を獲得し、さらに責任遺伝子を同定した。われわれは、低カドミウム濃度を示す3つの変異体を獲得し、それぞれが同一の遺伝子(${it OsNRAMP5}$)に異なる変異を持つこと、並びに変異型${it osnramp5}$によってコードされるトランスポーターが根におけるカドミウム輸送能を欠損することを明らかにした。カドミウム汚染水田において、変異体は低カドミウム濃度の形質を示し、それ以外の農業形質には影響が認められなかった。さらに、変異型${it osnramp5}$を持つイネ新品種を開発するためのDNAマーカーを開発した。われわれの発見はコメのカドミウム汚染低減に大きく貢献するものである。

Rice (${it Oryza sativa}$ L.) is one of major sources of dietary intake of cadmium (Cd) for the human. However, the reliable technique to reduce substantially rice Cd contamination has not been offered so far. Here, we report the ion-beam irradiated rice mutants that do not nearly accumulate Cd in the grains and the mutant gene responsible for the Cd limitation. We found three mutants in which a favorable low-Cd trait is expressed by the different mutations on the same gene (${it OsNRAMP5}$), and the transporter encoded by the mutant gene ${it osnramp5}$ had a defective function of root Cd influx. The mutants adapted well in the Cd-polluted paddy fields by exhibiting nearly non-detectable Cd concentrations in their grains in accordance with no adverse economic traits. The DNA marker has been developed to breed new cultivars carrying ${it osnramp5}$. Our findings would be useful for greatly reducing the Cd level of paddy rice.

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分野:Multidisciplinary Sciences

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