| Project/Area Number |
24K09021
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
馬場 啓一 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20238223)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗田 悠子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (00796518)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
|
|---|
| Keywords | 木部形成 / 環境応答 / 植物の成長 / 周年性 / 人工気象器 / 維管束 / 年輪 / 休眠 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
これまでに、人工環境を用いてポプラの成長・落葉・休眠・休眠打破を含む周年成長を５ヶ月間で回して年輪形成させ得る周年短縮系を開発した。樹幹での遺伝子発現変動もすでに網羅解析済みで、今回は、野外での遺伝子発現変動を網羅解析して両者を比較し、相同性が高い遺伝子群、低い遺伝子群を明らかにすることで、周年短縮系の年輪形成モデル実験系としての有用性を確立する。また、これまでに周年短縮系を用いて日長と気温を個別に制御した時に形成される木部の組織構造上の違いについても調べてきたが、それと対応する遺伝子発現の変動も網羅的に解析することで、日長、気温のそれぞれが及ぼす木部形成に対する影響を明らかにする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は実験室内でポプラの周年性を短縮させ、季節依存的木部構造形成を生理学的に研究する実験モデルを確立することを目標としている。実施者らの開発した周年短縮樹木育成系は、人工気象器と培養室を用いて温度と日長を３段階で制御することにより、成長・落葉・休眠・休眠打破の周年期間を５ヶ月に短縮して繰り返すことができる。この周年短縮系の1周における遺伝子発現変動はRNA-seqを用いて解析した。本研究では、１）野外における遺伝子発現変動の周年性との比較、２）周年短縮系を構成する3つのステージ（1成長・2移行・3休眠）のステージ2における温度および日長の条件を変更した場合の遺伝子発現挙動の変化を調べることを課題とした。1年目に当たる令和6年度において、１）については、半月に１回ずつ1年で合計24回の野外植栽されたポプラの枝を採取、年度末にRNA-seq解析を委託した。２）については、ポプラ挿し木苗を温度のみ徐々に下げるT条件、日長のみ徐々に短くするD条件、両方を徐々に下げる/短くするB条件で育成した組織構造の比較をすると共に、ステージ2開始から1週間おきに4週まで採取した樹幹試料を用いたRNA-seqを行った。木部組織構造の観察においては、D条件では年輪の中盤から急に繊維壁が厚くなり、T条件では年輪の中盤で一旦、繊維壁厚が薄くなる傾向が見られた。B条件は、年輪開始時期から終了時期に向けて壁厚が徐々に厚くなった。遺伝子発現変動については、MDSplotの図からは、いずれの条件でも処理開始以降の日数に従って遺伝子発現の傾向に変化が見られ、28日後には条件間で異なる発現パターンを示す遺伝子の存在が示唆された。発現変動のある遺伝子パターンについて、T条件とB条件には若干の相関性が見られたが、D条件は他の２条件との相関性は低かった。これらの成果は第71回日本木材学会大会において口頭発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究には2本の柱があり、ひとつは周年短縮系と野外の幹における遺伝子発現変動を比較すること、２つ目は、周年短縮系におけるステージ2（成長から休眠への移行期）の温度と日長の制御を変化させた場合の遺伝子発現変動の変化について解析し、日長により応答する遺伝子群や温度により応答する遺伝子群を明らかにすることである。研究所年度となる今年、１つ目の野外との比較については、1年間24回のほぼ日数均等なタイミングでのサンプリングを事故などなく順調に終えることができた。この試料については年度末に次世代シーケンサーによるRNA-seq解析を委託した。委託先はこれまで本研究で実績のあるクロックミクス社とし、網羅的に読まれた発現遺伝子の塩基配列リードが送付されてくる予定である。2つ目のステージ２の温度や日長を変化させた時の応答について、組織構造の比較とRNA-seqはすでに実施ずみである。RNA-seqの結果から多変量解析でそれぞれの条件を比較するところまでは解析が進んでおり、今後は各条件での発現変動の異なる遺伝子群のGO解析、また木部形成や細胞壁形成に重要な遺伝子群の個別の発現変動の比較などを行う予定である。現状においては、当初予期していないような想定外の事態は生じていない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
周年短縮系で育成されたポプラと野外育成されたポプラの遺伝子発現変動の比較については1年間採取してきた試料をRNA-seq解析をすでに委託しており、得られたリードの塩基配列をもとに遺伝子のアノテーションを確立、遺伝子発現変動データベースを構築し、すでに得られている周年短縮系の遺伝子発現変動データベースと比較して、似ている季節がどこに相当しているのかを解析すると共に、個別の木部形成遺伝子の発現変動についても両者を比較する。また2年目の野外試料の採取を同じペース（半月に1回ずつ）で継続し、周年2回分の野外遺伝子発現変動データベースを作成する。ステージ２の温度や日長を変化させた時の応答について、RNA-seqの結果から多変量解析でそれぞれの条件を比較するところまでは解析が進んでおり、今後は各条件での発現変動の異なる遺伝子群のGO解析、また木部形成や細胞壁形成に重要な遺伝子群の個別の発現変動の比較などを行う予定である。
|
