Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
複雑に変化する野外環境での植物の環境認識と記憶を解明するために、研究室での制御環境下に加えて、熱帯および温帯の野外環境下でモデル生物・非モデル生物の遺伝子発現と表現型の解析を行った。モデル植物シロイヌナズナの野生17系統と葉面上に毛（トリコーム）のない2つの変異体を日本とスイスの野外圃場環境で栽培した。すると、ノミハムシ、アブラムシ、コナガなど、15種もの昆虫からなる群集が植物上に観察され、系統によって種組成が異なることがわかった。ゲノム全体の遺伝子発現を解析したところ、昆虫に対する防御物質であるカラシ油配糖体合成系の遺伝子発現が、野生系統間で大きく異なっていることが分かった。中でもAOP3遺伝子の発現量は、植物体上のアブラムシの量と相関が見られ、実験的にもアブラムシによる誘導が確認できた。さらに、トリコームの欠損するglabra1突然変異体では昆虫群集が変化していた。つまり、GLABRA1遺伝子は、植物の毛だけでなく、昆虫数という延長された表現型にも影響することが分かった。熱帯樹木の遺伝子発現を解析したところ、降水量に年変動が存在しない熱帯でも、乾燥が遺伝子発現に大きな影響を与えていることを見いだした。乾燥下ではモデル植物と同様にアブシジン酸関連の遺伝子の発現量が大きく変化した他、表現型の変化（開花や展葉等）を誘導する遺伝子の発現量に変化が見られた。また、エピゲノムに関連するカテゴリーの遺伝子に発現変化が大きく見られたことから、エピゲノム制御が環境記憶に関連する可能性が示唆された。これらの結果は、熱帯樹木の生物学的な現象に対する乾燥の重要性を評価できたともに、将来的に変動する熱帯の環境下において乾燥の強度や頻度が熱帯樹木に強い影響をもたらすことを示唆するものである。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 3 results, Open Access: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 1 results) Remarks (1 results)
Frontiers in Genetics
Volume: 10 Pages: 1-1
10.3389/fgene.2019.00787
BMC Plant Biology
Volume: 19 Issue: 1 Pages: 163-163
10.1186/s12870-019-1705-2
Nature Plants
Volume: 4 Issue: 10 Pages: 824-835
10.1038/s41477-018-0253-3
https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2018/201809shimizu_np.html
