2018 Fiscal Year Research-status Report
異種ゲノムの重複がもたらす植物の表現型可塑性を担う発生システムの構成的理解
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16KT0066
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
金岡 雅浩 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10467277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 洋 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569)
田中 健太 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80512467)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 種分化 / 環境適応 / 異質倍数体 / 気孔 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外部環境の変化を受けて形態・生理学的形質を適切に制御することは、生物の生存において必須の生命現象である。植物は環境の大きな変化に対して移動により逃れることができないため、ダイナミックな形態変化により環境に適応する。そのため、環境に応答した遺伝子発現と発生システムの変化を明らかにすることは、植物の生存戦略を理解する上で重要な課題である。
二種類の両親種の融合により誕生した異質倍数体種には両親種より幅広い環境に生育する例が見られるが、具体的にどのような形質の変化が適応に関与するかについての研究例は少ない。本研究は、異質倍数体植物がどのような発生メカニズムで環境に応じた表現型の可塑性を示すのか、どのようなゲノム構造や遺伝子発現を示す個体が高い適応度を示すことで選抜された次世代を残すのかを明らかにすることを目的としている。そのために、特に、植物の通気組織である気孔の発生に注目して解析を行っている。
異質倍数体種Cardamine flexuosaのRNAseqによる発現解析から、細胞壁合成関係の遺伝子などが両親種由来の染色体から異なる割合で発現していることがわかった。この現象が実験室環境で生育させた植物だけでなく野外で自生している植物でも起こっているかを確かめるため、自生地においてサンプリングと表現型の観察をおこなった。RNAseqによる発現解析より、実験室環境と野外とでそれぞれ特徴的に発現変動する遺伝子が明らかになりつつある。
また、植物の栄養組織の環境応答性をさぐるため、Arabidopsis halleriの葉を一年を通じて定期的にサンプリングし、気孔の発生を調べている。その結果、この植物は気温の変化に対して頑強性を示す一方、生育地の光環境が気孔密度に大きく影響することが明らかになった。
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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
Cardamine flexuosaのRNAseq解析を実験室環境・野外環境で比較することより、それぞれの環境で特異的に発現変動する遺伝子と、共通して変動する遺伝子があることが明らかになりつつある。これらの解析より環境応答に関わるメカニズムが明らかになると期待される。
Arabidopsis halleriの通年観察により、気孔に関わる形質が気温の年変動に影響を受けにくい、頑強性のある形質だと分かった。一方、日照量については発生形質に影響する閾値があることも分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Cardamine flexuosaのRNAseq解析を実験室環境・野外環境で比較することより得られた、環境応答に関わる遺伝子の候補について、ノックアウトや強制発現により遺伝子の機能を探る。
Arabidopsis halleriの気孔の発生における環境の影響について、実験室でも野外を模倣した環境を設定し、環境応答と発生形質とをつなぐ遺伝的メカニズムの解明に取り組む。
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| Causes of Carryover |
RNAseq解析するサンプル数を限定したため、費用が安く済んだ。次年度の実験用試薬等消耗品購入に充てる。
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