比較トランスクリプトミクスを利用したザゼンソウ低温応答遺伝子群の解析

• Project/Area Number: 20780070
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 稲葉 靖子 Iwate University, 農学部, 研究員 (80400191)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2010: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2009: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 発熱植物 / ザゼンソウ / 低温応答 / トランスクリプトミクス / SuperSAGE / Super SAGE

Research Abstract

寒冷地に自生するザゼンソウは、開花後1-2週間にわたり生殖器官である肉穂花序で発熱することが知られている。多くの植物において見出されている凍結耐性誘導型の低温ストレス回避機構とは異なり、ザゼンソウは発熱することにより低温ストレスを回避していると考えられている。本研究では、ザゼンソウの低温応答遺伝子群を同定して、モデル植物シロイヌナズナ等ですでに報告されている低温応答遺伝子群との比較解析を行うことにより、両者の共通点および相違点を探ることを目的としている。
当該年度はまず、発熱するザゼンソウ花序の低温誘導前後のサンプルから調製した26bpのSuperSAGEタグと本植物花序のESTライブラリーとのアノテーションを行い、シロイヌナズナ等の他のモデル植物におけるタグデータベースとの比較解析を行った。その結果、ザゼンソウでは低温誘導前後に関係なく、ミトコンドリアの生合成や呼吸機能に関わる遺伝子群の発現レベルが高くなっていることが明らかとなった。一方で、生化学および形態学的な手法により、ザゼンソウの発熱組織では呼吸機能の活発なミトコンドリアが豊富に含まれていることが明らかとなり、この特徴は近縁種であり発熱しないミズバショウと比べても顕著であった。以上の結果から、ザゼンソウの発熱組織はミトコンドリア機能を活発に動作させるための堅固な生体システムを構築していることが示唆された。現在、低温誘導前後で発現パターンの変動する遺伝子群を抽出する作業に着手しており、他植物における低温応答遺伝子群との相違について検討を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Developmental changes and organelle biogenesis in the reproductive organ of thermogenic skunk cabbage(Symplocarpus renifolius) (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 60 Pages: 3909-3922
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] What is critical for plant thermogenesis? Differences in mitochondrial activity and protein expression between thermogenic and non-thermogenic skunk cabbages (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Journal Title: Planta 231 Pages: 121-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 発熱するザゼンソウ-大量のミトコンドリアを発見- (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Journal Title: 科研費NEWS 3 Pages: 16-16
• [Journal Article] Molecular Identity of Uncoupling Proteins in Thermogenic Skunk Cabbage (2008)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 49 Pages: 1911-1916
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 熱産生における脱共役タンパク質の役割と適応進化 (2008)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Journal Title: 化学と生物 46(招聘論文) Pages: 841-849
• [Presentation] ザゼンソウとミズバショウの比較による植物熱産生機構の解析 (2010)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Organizer: 日本農芸化学会 2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] Super SAGE法を利用したザゼンソウ熱産生関連遺伝子の探索 (2009)
  • Author(s): 飛田耶馬人(代表者 : 稲葉靖子)
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 福岡・福岡国際会議場
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] ザゼンソウの発熱ステージ移行にともなう生殖器官の発達とオルガネラダイナミクス (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 名古屋・名古屋大学
  • Year and Date: 2009-03-21
• [Presentation] Developmental changes and organelle biogenesis in the reproductive organs of thermogenic skunk cabbage (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: ハワイコンベンションセンター(ハワイ・ホノルル)
• [Book] 温度と生命システムの相関学(岩手大学21世紀COEプログラム事業編) (2009)
  • Author(s): 稲葉靖子
  • Publisher: 東海大学出版会(掲載確定)
• [Remarks]
  • URL: http://news7al.atm.iwate-u.ac.jp/zazensou/nedo/itoinaba.html
• [Remarks]
  • URL: http://news7al.atm.iwate-u.ac.jp/zazensou/nedo/