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変動する野外環境下における植物環境記憶の定量方法の開発

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
Project/Area Number 16H01473
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionRyukoku University

Principal Investigator

永野 惇  龍谷大学, 農学部, 講師 (00619877)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsトランスクリプトーム / 環境応答 / イネ / RNA-Seq / 植物 / 情報工学 / モデリング
Outline of Annual Research Achievements

昨年度に、野外のような変動環境下におけるトランスクリプトームデータと気温などの環境データを統計モデリングによって解析するためのRのパッケージを開発し、CRANから公開した(パッケージ名:FIT)。今年度は、このパッケージの利用例として、圃場で栽培したイネの時系列発現パターンの遺伝的多型の解析を行った。コシヒカリ/タカナリ染色体断片置換系統群を栽培し、栽培期間をカバーする16セットの2時間おき24時間サンプリングを行い、約1000サンプルのトランスクリプトームデータを得た。コシヒカリ背景の系統のデータ、タカナリ背景の系統のデータからそれぞれ、気温などの環境データ時系列から時系列発現パターンを記述するモデルを系統ごとに得た。両モデルから得られる予測発現量時系列の比較から、圃場環境下において系統間で異なる時系列発現パターンを示す遺伝子を同定した。さらに各染色体断片置換系統のジェノタイプを考慮した解析を行うことで、系統間の時系列発現パターンの違いの原因となっているゲノム領域を遺伝子ごとに同定することができた。さらに、モデルのパラメータから温度記憶などの影響の系統間差を解析する方法を検討し、予備的な結果を得た。また、PCから温度、光などを制御可能なインキュベータを用いて、1日ごとにランダムに温度が変動する環境下で栽培した植物体を用いて約100サンプルのトランスクリプトーム解析を行った。このように時間方向に無相関な環境における温度応答を解析することで、変動環境下で過去どれだけの時間の温度が影響しているかを、より厳密に定量することが可能となると考えられる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 9 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 巻頭言 植物ー微生物の見えない相互作用を観る:現在と未来2017

    • Author(s)
      永野惇、佐藤昌直
    • Journal Title

      BSJ-Review

      Volume: 8 Issue: A Pages: 1-3

    • DOI

      10.24480/bsj-review.8a1.00106

    • ISSN
      2432-9819
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 野生植物とウイルスの見えない相互作用をRNA-Seqで観る2017

    • Author(s)
      神谷麻梨、永野惇、本庄三恵、工藤洋
    • Journal Title

      BSJ-Review

      Volume: 8A Pages: 12-21

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] FIT: Statistical modeling tool for transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2017

    • Author(s)
      Iwayama K., Aisaka Y., Kutsuna N., Nagano A.J.
    • Journal Title

      Bioinformatics

      Volume: - Issue: 11 Pages: 1672-1680

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btx049

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Genomic dissection and prediction of transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2018

    • Author(s)
      Atsushi J. Nagano
    • Organizer
      Plant and Animal Genome Conference XXVI
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Genomic dissection and prediction of transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2018

    • Author(s)
      Atsushi J. Nagano
    • Organizer
      In natura workshop
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 田んぼのイネの”気持ち”を知りたい:情報科学への期待2018

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      第19回 情報学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] How transcriptome reflects fluctuations in biotic and abiotic environments in the field2017

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      分子微生物科学セミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Field transcriptomics: Integration of transcriptomics and meteorology2017

    • Author(s)
      Atsushi J. Nagano
    • Organizer
      The 33rd annual meeting of the International Society of Chemical Ecology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 野外トランスクリプトミクスでつなぐ、ゲノム、気象、表現型2017

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      日本作物学会・第243講演会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 野外トランスクリプトミクスから分子生物学と農業気象の接点を探る2017

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      日本農業気象学会2017年全国大会
    • Place of Presentation
      北里大学
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 気象とトランスクリプトームの解析からみる野外での植物の温度応答2016

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      Biothermology Workshop - 生命システムの熱科学 -
    • Place of Presentation
      岡崎カンファレンスセンター
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 野外トランスクリプトミクスでつなぐ、ゲノム、気象、表現型2016

    • Author(s)
      永野惇
    • Organizer
      2016年植物科学シンポジウム「植物科学とイノベーション」
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] トピックモデルを用いた遺伝子情報推定装置2017

    • Inventor(s)
      岩山幸治, 永野惇
    • Industrial Property Rights Holder
      岩山幸治, 永野惇
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-033381
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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