| Project/Area Number |
23K23911
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| Project/Area Number (Other) |
22H02648 (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 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
峠 隆之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (30415236)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | 植物二次代謝 / 代謝多型 / 種間比較ゲノム解析 / 機能ゲノミクス / 作物 / 二次代謝物 / オミクス統合解析 / 種間比較 / フラボノイド / 転移酵素遺伝子 / 比較ゲノム |
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| Outline of Research at the Start |
植物二次代謝物のひとつであるフラボノイド類は、陸上植物に広く保存される紫外線級能をもつ抗酸化物質である。近年の自然変異体や栽培品種の代謝多型解析により、特定の修飾酵素遺伝子の種内・種間変異の多型が植物体のストレス耐性向上や環境適応に関わることが明らかとなってきた。本研究では、フラボノイド類の特定の修飾酵素遺伝子、構造安定性や構造多様化に関わる修飾酵素遺伝子や、紫外線耐性の強化に関わるアシル基転移酵素遺伝子、揮発性や土壌細菌との相互作用に関わるメチル基転移酵素遺伝子について、複数の植物種を対象とした種間比較代謝オミクス統合解析法を構築し、新規機能分化遺伝子を特定し、機能分化様式を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物特化(二次)代謝物のひとつであるフラボノイド類は、陸上植物に広く保存される紫外線級能をもつ抗酸化物質である。近年の自然変異体や栽培品種の代謝多型解析により、特定の修飾酵素遺伝子の種内・種間変異の多型が植物体のストレス耐性向上や環境適応に関わることが明らかとなってきた。本研究では、フラボノイド類の特定の修飾酵素遺伝子、構造安定性や構造多様化に関わる修飾酵素遺伝子や、ストレス耐性の強化に関わる修飾酵素遺伝子について、複数の植物種を対象とした種間比較代謝オミクス統合解析法の構築を行う。2023年度は、解析の結果得られた新規機能分化候補遺伝子について、機能解析実験を実施し、機能分化様式を明らかにするために整備したデータ解析プラットフォームを整備した。また、モデル植物や主要作物種のみならず、その他の作物種や薬用植物種への展開を想定したプラットフォームの整備を行った。研究成果として、サヤエンドウの栽培種特異的に産生されるポリフェノー類の機能分化の解析 (Perez de Souza et al., 2023)、アブラナ科作物種のストレス応答物質の解析 (Aghajanzadeh et al., 2023; Jing et al., 2023)、アブラナ科植物の種子特異的ポリフェノール生合成遺伝子の解析 (Naake et al., 2023)、アブラナ科植物の花序特異的な代謝の解析 (Borghi et al., 2022) を国際科学雑誌発表した。
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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
2023年度は、フラボノイド類の特定の修飾酵素遺伝子、構造安定性や構造多様化に関わる修飾酵素遺伝子や、ストレス耐性の強化に関わる修飾酵素遺伝子について、複数の植物種を対象とした種間比較代謝オミクス統合解析法の構築をすすめている。2023年度の研究成果として、解析の結果得られた新規機能分化候補遺伝子の機能解析実験や機能分化様式を明らかにするために整備したデータ解析プラットフォームを活用し、アブラナ科作物種、ナス科作物やマメ科作物、および花序特異的もしくは種子特異的ポリフェノール類に着目した解析を実施した。2023年度の研究成果として、サヤエンドウの栽培種特異的に産生されるポリフェノー類の機能分化の解析 (Perez de Souza et al., 2023)、アブラナ科作物種のストレス応答物質の解析 (Aghajanzadeh et al., 2023; Jing et al., 2023)、アブラナ科植物の種子特異的ポリフェノール生合成遺伝子の解析 (Naake et al., 2023)、アブラナ科植物の花序特異的な代謝の解析 (Borghi et al., 2022) を国際科学雑誌発表した。また、構築した方法論を国際科学雑誌で発表した (Watanabe and Tohge, 2023)。植物生理学会、日本バイテクノロジー学会やBMSカンフェレンスなどで研究成果を発表した。また、これまでに得られた解析成果について、国際科学雑誌への投稿の準備を行っている。本研究の協力者 (海外研究機関) とは、オンラインミーティングなどを頻繁に行い、必要な情報の共有と連携の強化を行った。研究は概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、構築した新機能分化シンテニー領域を介した種間比較ゲノム解析を用いて、標的遺伝子群のタンデム複製領域とその近縁種間に保存されるシンテニー領域に特定し、領域の種間相関マップを作製し、植物種特異的なタンデム複製遺伝子やレトロトランスポゾンなどを特定し、候補遺伝子の選抜および機能解析研究を継続する。2023年度に引き続き、候補遺伝子の植物種およびその近縁種の実験温室内で生育し、LC-MSを用いた代謝多様性解析を継続して実施するが、最終年度はコーヒーのような作物種や葛根のような薬用植物への展開を目指す。前年度までに得られた分析デ－タと種間比較オミクス統合解析結果は、成果がまとまり次第、学会で発表し、国際科学雑誌論文への投稿準備を行う。得られた候補遺伝子群について、分子生物学・生化学実験による、機能解明を行う。ゲノム解析および種間比較トランスクリプトーム解析は、引き続き研究協力者と連携して行い、オンラインでのミーティングなどにより研究を遂行する。
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