2017 Fiscal Year Annual Research Report
キクの季節的成長制御機構の解明 -ロゼット形成と花成能力の変化について-
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16H04877
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
久松 完 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜花き研究部門, 上級研究員 (00355710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 洋平 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (00746844)
住友 克彦 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜花き研究部門, 上級研究員 (70391406)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | キク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では未だ解明されていないキクのもつロゼット形成と花成能力の季節的変化について、発現遺伝子プロファイリングによる生理状態の把握を目指すとともに、申請者らが整備したキクの分子遺伝学的解析ツールを駆使して、キクの越冬機構であるロゼット形成/花成抑制機構の解明に取り組み、多年生草本植物のライフサイクル制御機構の理解に貢献することを目的としている。
キクタニギク標準系統で整備を進めているゲノム配列のアノテーション解析を進め、休眠・花成関連遺伝子を多数同定した。越冬機構の解明に適した系統（NIFS-3）を供試し、整備を進めているゲノム配列情報をリファレンスとし、ロゼット形成時と低温処理によるロゼット打破時での次世代型シーケンサー(NGS)を用いたトランスクリプトーム解析を進めた。その結果、昨年度のマイクロアレイ解析と比較して高感度にそれぞれの生育状態に特異的な発現遺伝子を抽出できた。これまでに抽出された発現遺伝子リストからキクのロゼット形成時の生理状態を推量した。ロゼット形成時に発現の高い遺伝子群はキクの休眠誘導・維持に重要な役割を果たしている可能性が高いと考えられた。
また、ロゼット形成時に特異的な転写調節因子を過剰発現した形質転換体を得て表現型解析を進めた。加えて、キクタニギクにおいてCRISPR/Cas9による遺伝子破壊実験系の最適化を進めた。
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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
分子遺伝学的解析を進めるためにキクタニギク標準系統で得られたゲノム配列情報をリファレンスとし、キクタニギク系統（NIFS-3）でのNGSを用いたトランスクリプトーム解析基盤を構築し、発現遺伝子のプロファイリングに有効であることを示した。
ロゼット形成時（RF）と低温遭遇後のロゼット打破（SE）の茎頂部における遺伝子発現を網羅的に比較解析した結果、RF区とSE区で有意に発現が変化する遺伝子を1278抽出した。このうち、901遺伝子がRF区で発現が高く、377遺伝子がSE区で発現が高かった。RF区で発現の高い遺伝子群はキクの休眠誘導・維持に重要な役割を果たしている可能性が高いと考えられた。これら遺伝子の推定される機能からロゼット（休眠）形成時の生理状態を推量した。また、昨年度得られたGA関連物質の定量結果をベースにRNA-seqデータを統合し、ロゼット形成/打破の鍵となるGA生合成鍵段階を特定できた。さらに、ロゼット形成時に特異的な転写調節因子を過剰発現した形質転換体の表現型解析からこの遺伝子が越冬時の生育抑制状態の維持に重要な役割を担っていることが示唆された。また、より高精度な遺伝子機能解析を可能とするため、CRISPR/Cas9によるゲノム編集実験系をキクタニギクにおいて新たに立ち上げた。これまでに複数の遺伝子をターゲットとした形質転換体の作出に取り組み、Cas9コンストラクトの導入までを確認済みである。
以上、研究代表者を含む３名の分担者が計画に沿って研究を遂行しており、研究は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
キクのもつロゼット形成と花成能力の季節的変化についてさらなる理解を進めるため、発現遺伝子プロファイリングによる生理状態の把握を目指すとともに、キクの越冬機構であるロゼット形成/花成抑制機構の解明に取り組み、多年生草本植物のライフサイクル制御機構の理解の深化を目指して当初計画に沿って研究を進める。
今年度得られたRNA-seqデータと昨年度得られたカスタムアレイ解析結果を活用し、ロゼット形成時の生理状態を包括的に明らかにしていく予定である。また、着目しているロゼット特異的な転写制御因子について過剰発現体やCRISPR/Cas9等の形質転換体の作出および表現型解析を進め、その機能解析に取り組む。さらに、ChIP条件の最適化について検討を進め、ゲノムワイドなヒストン修飾部位の探索を目指す。
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