| Project/Area Number |
21K06239
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
星野 敦 基礎生物学研究所, 分野横断研究ユニット, 助教 (80312205)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | トランスポゾン / エピジェネティクス / 植物 / アサガオ / 転移酵素 / DNAメチル化 |
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| Outline of Research at the Start |
エピジェネティックな変異（エピ変異）は遺伝子発現を制御することがあり、多様性の獲得と進化に寄与するとされる。植物ではエピ変異の多くをトランスポゾンが誘発しており、その転移酵素もエピ変異の形成に関わるとされてきた。これまでに、アサガオの機能的な転移酵素を発現するトランスポゾン（TpnA2）と、トランスポゾンが挿入したことで生じた可塑的なエピ変異に制御される花色遺伝子を発見した。本研究では、新しいDNAメチル化の解析方法も駆使することで、転移酵素が遺伝子発現を制御したり、エピ変異を形成したりすることを明らかにしてエピ変異の理解に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、トランスポゾンによるエピジェネティックな変異（エピ変異）の形成並びに遺伝子発現制御の関連を明らかにすることである。アサガオの刷毛目絞り変異体は、薄色地に濃色のストライプ模様の花を咲かせる。また、ストライプのない薄色、あるいは濃色の花だけを咲かせるエピ変異体を分離する。刷毛目絞り変異は花色遺伝子へのTpn1ファミリーのトランスポゾンであるTpn10の挿入であり、Tpn10の転移を伴わないエピ変異が花色変化を引き起こす。Tpn10は非自律性のトランスポゾンであり、TpnA1とTpnA2がTpn10に転移酵素を供給することが示唆されている。
令和5年度は転移酵素の発現がエピ変異に与える影響を調べるために、刷毛目絞り変異体でのTpnA2の転移酵素遺伝子の過剰発現体を作成した。令和4年度までの結果から、標準系統と変異体ではTpnA2の転移酵素のアミノ酸配列に違いがあることを見出しており、刷毛目絞り変異体より転移酵素遺伝子のcDNAをクローニングして発現ベクターを構築した。薄色花と濃色花だけを咲かせるエピ変異体の両方を宿主として形質転換を行った。その結果、それぞれから複数個体の形質転換体を得た。また、一部の形質転換体では花色が変化しており、転移酵素遺伝子の発現との関連を検討している。
一方、令和5年度までに取得した刷毛目絞り変異座とTpnA2の領域をターゲットシークエンスしたロングリードの配列を解析したが、リード数が不十分なためDNAメチル化の解析には至らなかった。そこで、ショートリードのNGSでTpnA2の転移酵素遺伝子のプロモーター配列の解析も行うため、転移酵素遺伝子の転写開始点を探索してプロモーター領域の特定を試みた。その結果、これまで推定されていた領域よりも上流に転写開始点が存在することを見出し、プロモーター領域を新たに推定することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
刷毛目絞り変異体の高精度な全ゲノム配列を解読し、エピ変異体についても全ゲノム配列をリシーケンスしてゲノム中に300コピー程度あるトランスポゾンの網羅的な解析が進んだ。さらに、転移酵素遺伝子の過剰発現体が得られ、花色の表現型の変化もみられている。一方、トランスポゾンのDNAメチル化の解析については反復配列であることに起因する課題が残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
転移酵素遺伝子の過剰発現体については、導入遺伝子の発現を調べて表現型との相関を明らかにする。また、トランスポゾンや花色遺伝子のDNAメチル化を調べ、転移酵素の過剰発現が与える影響や、近傍遺伝子の発現抑制やエピ変異との関連を明らかにする。また、刷毛目絞り変異体とエピ変異体から得られているゲノム配列を解析することで、転移酵素を供給するトランスポゾンについても検討する。
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