| Project/Area Number |
23K23599
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| Project/Area Number (Other) |
22H02334 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39030:Horticultural science-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
齋藤 隆徳 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 准教授 (20753479)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
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| Keywords | 概日リズム / 自発休眠 / 温暖化 / エピジェネティクス / DNA損傷 / 深層学習 / 転移学習 / 細胞培養 / RNA-seq |
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| Outline of Research at the Start |
温暖化によって生じる環境変化に適応する農作物の開発は、世界的な食料問題の解決に不可欠である。リンゴなどの落葉果樹は、一定期間の冬の寒さにあうことで萌芽できるようになる性質を持つため、冬季の温暖化が進むと萌芽不良が生じる。ところが細胞レベルでのどのように冬の長さを感知しているかという萌芽メカニズムの本質ともいえる問いは明らかになっていない。そこで本研究では、独自に開発した細胞モデルを利用し、様々な環境シグナルの伝達について『速度論的に』理解することを目指す。すなわち細胞レベルでの時間認識を明らかにし、さらに実際の樹体における応答も合わせて評価することで、果樹の冬の長さの認識システムの本質に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに低温シグナル依存的な概日リズム応答性経路およびアブシシン酸を介した低温非依存的な経路により、休眠芽の時間認識が制御されている可能性を示してきた。しかし一昨年度の実験から、アブシシン酸を介した低温非依存的な経路については、休眠制御、特に細胞分裂との関係は明確にできなかった。そこで低温シグナル依存的な概日リズム応答性経路について解析を行ったところ、CONSTANS-like 9(COL9)遺伝子をはじめとして、複数のPRR遺伝子群が休眠誘導時に変動していることを明らかとしてきた。さらに培養細胞を用いた解析により、これらのCOL9を含む概日リズム応答遺伝子が明確に低温によって応答し、細胞分裂が抑制されることも明らかにできた。
一方で、これらの遺伝子の発現については明確にクロマチンリモデリングの影響下にあることはできているが、その他の多くの遺伝子について、遺伝子の発現とクロマチンリモデリングとの関係は不明瞭だった。このことから自発休眠誘導期の低温は、DNA損傷（修復）を引き起こしていることが一昨年度の解析から想定された。そこでDNA損傷（修復）と概日リズムの両方に関係し、かつ低温応答性の遺伝子であるHIGH EXPRESSION OF OSMOTICALLY RESPONSIVE GENES1 (HOS1)に着目して解析を行ったが、自発休眠中に発現していない遺伝子であることが明らかとなった。現在、DNA損傷および関連する代謝物の解析を進めており、すでに活性酸素種の代謝に関わる酵素基質の一部が変化していることを見出している。今後はこれらの代謝物と概日リズムとの関係を明確にすることで、自発休眠の制御におけるシグナル伝達の全容解明を目指す。
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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
一昨年度の成果から新たに生じた仮説について、その基盤となる部分の解析を行うことができ、おおむねその仮説について証明ができた。またこれまでに得た成果の多くを国際誌に論文として公表できたことから、おおむね順調に進展していると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きDNA損傷および関連する代謝物の解析を進め、これらの代謝物と概日リズムとの関係を明確にすることを目指す。加えて昨年度に実施できなかったが、アブシシン酸を軸とした低温に非依存的な経路について、自然条件下での芽と低温処理をした培養細胞におけるRNA-seq解析により、低温に非依存的なABAシグナル関連遺伝子の抽出も行う。
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