2017 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
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16H04870
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高温環境下で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による1花粉細胞の代謝産物計測と、隣接する花粉細胞を対象とする遺伝子発現解析によるオミクス解析により、高温による不受精要因を解明する。
花粉細胞の代謝産物計測については、昨年度検討した解析条件にて、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、高温処理環境下で生育するイネの雄蕊の中の１花粉から細胞液を直接採取し、細胞液中の代謝産物をセル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法によりリアルタイムに代謝産物を分析した。その結果、高温に対する花粉粒の代謝応答に明らかな品種間があることが示唆された。
また、花粉細胞の遺伝子発現解析については、標準品種「日本晴」に加え、高温不稔耐性品種「N22」および感受性品種「コシヒカリ」の高温処理した花粉からマイクロアレイ解析を行い、高温下の花粉内で起こるイネ遺伝子の発現変動を明らかにした。そして、遺伝子発現解析の結果から判明した発現変動やアノテーション情報から、高温不稔耐性に関与すると想定される15遺伝子を選別した。これらの遺伝子の高温不稔への関与を明らかにするため、各遺伝子の過剰発現および発現抑制体を遺伝子組換え法によって作成を開始した。今後、作成した遺伝子組換え体を高温下で評価して、高温不稔に関与する遺伝子を特定できる見込みである。
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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
高温下で１花粉細胞の代謝産物の解析が可能な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て、高温不稔耐性の強弱品種間で明らかな代謝産物の差異が認められ、花粉不稔耐性に関与すると考えられる代謝産物を同定することができた。また、マイクロアレイによる遺伝子発現解析からも高温時の遺伝子発現に明らかな差異がある遺伝子が明らかになり、遺伝子の高温花粉不稔への関与を明らかにするため、選抜した遺伝子の組換え体の作出をおおむね順調に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年得られた知見を取りまとめ、次年度学会発表と論文投稿を予定している。花粉細胞の代謝産物の解析は、昨年度の実験を反復し、関与代謝産物を確定する。また、遺伝子発現解析および遺伝子組換え体の高温不稔耐性評価し、それらの結果を合わせ、高温不稔に関与する代謝経路を明らかにする。以上の研究を行うことにより、高温不稔による収量低下の抑制に向けた耐性品種開発と新たな栽培技術体系の構築に繋げる。
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