2016 Fiscal Year Annual Research Report
１花粉細胞におけるリアルタイムオミクス解析による高温不稔回避機構の解明
| Project/Area Number |
16H04870
|
|---|
| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
羽方 誠 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 上級研究員 (80450336)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 博史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 主任研究員 (40533146)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 高温不稔 / 花粉 / イネ / オミクス解析 / プレッシャープローブエレクトロスプレー質量分析 / 遺伝子組換え |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、閉鎖型人工気象室隣接型プレッシャープローブエレクトロスプレー質量分析法を駆使し、高温環境下でインタクトのまま行う1花粉細胞の代謝分子計測と、隣接する花粉細胞を対象とする遺伝子発現解析とを融合したリアルタイムオミクス解析により、高温による不受精要因を解明することで、高温不稔耐性品種の作出に貢献する。
今年度、閉鎖型人工気象室においてイネ高温不稔を誘導する高温環境を再現し、高温不稔耐性品種「N22」および感受性品種「コシヒカリ」を対照に、開花期の花粉細胞内の代謝産物の解析を行った。高温処理の期間中、非破壊の状態で葯中の１花粉細胞をターゲットに、セルプレッシャープローブを用いて採取したピコリットルレベルの細胞液を採取し、これを対象にプレッシャープローブエレクトロスプレーイオン化法を用い、細胞液中の代謝産物の質量分析を行った。その結果、高温に応答して花粉細胞内に蓄積する代謝産物に品種間差が認められた。
また、水稲品種「日本晴」について高温処理した花粉からマイクロアレイ解析が可能な質と量を採取する方法を検討した。開裂直前の葯から収集した花粉から採取できたRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った。この結果、高温処理において、熱ストレスの防御に働くHeat shock proteinなど多くの遺伝子の発現の変動が確認できた。この方法を用いてN22とコシヒカリの品種間差異を明らかにできる見込みである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
閉鎖型人工気象室隣接型プレッシャープローブエレクトロスプレーイオン化質量分析を用いることで、高温下の１花粉細胞の代謝産物解析が可能になり、組織解析ではみられなかった品種間差が明らかになっている。一方、遺伝子発現解析に関しては、当初デジタルPCR解析を計画したが、予算面で購入に至らなかったため、イネのほぼ全ての遺伝子を網羅的に解析できるマイクロアレイ解析に解析の中心を切替え対応した。その結果、花粉粒において高温に対して特異的に応答する遺伝子を特定することができた。また、遺伝子発現解析結果から、多くの重要遺伝子の発現変動が確認されたため、次年度行う予定の遺伝子組換え実験には想定数を上回る組換え体の作成が必要となった。そのため、当初購入予定であった人工気象器からより多くの組換え体の育成・調査が可能な機種に再選定・購入するに至っている。この変更に伴い、生育条件の検討については当初計画よりやや遅れたものの、その他はおおむね順調に研究が進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度得られた知見を取りまとめ、次年度学会発表するとともに、論文としてとりまとめる。また、高温耐性の異なる複数の品種を供試することで、遺伝子発現の品種間差異を明らかにする。関与が疑われる遺伝子の過剰発現および発現抑制体を作成し、遺伝子の機能と高温不稔への関与明らかにする。
|
