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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Gene regulatory network underlying the diversity of reproductive traits in Fagaceae

Research Project

Project/Area Number 17H01449
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

佐竹 暁子  九州大学, 理学研究院, 教授 (70506237)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 韓 慶民  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40391180)
北島 薫  京都大学, 農学研究科, 教授 (40721379)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords植物 / 遺伝子ネットワーク / マスティング / ゲノム / 種子 / 開花フェノロジー / 繁殖戦略
Outline of Annual Research Achievements

最適繁殖戦略の代表的な形質である開花タイミングについて、詳細な遺伝子制御メカニズムが明らかとなり、幅広い系統で高度に保存された開花遺伝子の制御機構をもとに、繁殖戦略の多様性創出メカニズムを理解可能になってきた。本研究では、送粉様式、結実までの経過時間、開花季節、花・種子量の年変動の程度など、多様な繁殖形質をもつブナ科樹木を対象に、① 花と種子生産に必要とされる資源投資量の測定、② 網羅的遺伝子発現解析による遺伝子制御ネットワークの推定と種間比較、③ 開花遺伝子発現制御の進化モデルの開発と解析、を行うことによって、繁殖資源分配戦略と開花戦略の多様化メカニズムを遺伝子ネットワーク進化の視点から明らかにすることを目的とする。

●H29年度は、森林総合研究所樹木園(茨城)、京都大学上賀茂試験地(京都)、京都府立植物園(京都)、大阪市立大学植物園(大阪)、九州大学伊都キャンパス(福岡)を調査地に設定し、常緑・落葉、風媒花・虫媒花、種子の1年成・2年成かを考慮して、ブナ、ミズナラ、コナラ、クヌギ、アラカシ、スダジイ、マテバシイ、クリを対象樹種として選定した。対象樹種において、葉、雄花、雌花、殻斗、種子を採取し、栄養塩(窒素・リンなど)、構造性炭水化物、非構造性炭水化物(可溶性糖・デンプン)、粗油脂の濃度を定量分析した。各資源タイプ毎に芽あたりの花コストと種子コストを算出し、資源投資係数を種子コスト/花コストとして決定した。

●遺伝子発現解析のため、アラカシ、マテバシイ、コナラなど繁殖形質の異なる樹種を対象にして、種あたり3個体から各3本の大枝を選定し、枝毎に3つの芽、葉、枝のセットを2週間に一度採取した。葉と芽はRNAlater試薬に固定後、超低温フリーザーに保存した。得られたサンプルからRNAを抽出し、次年度に実施するマイクロアレイによる各遺伝子の発現量定量化に用いる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

●予定通りに対象種の選定とサンプル採取を実施することができた。
●得られたサンプルから網羅的遺伝子発現解析に使用可能な高品質のRNAを抽出できた。
●繁殖器官に投資される栄養塩(窒素・リンなど)、構造性炭水化物、非構造性炭水化物(可溶性糖・デンプン)、粗油脂の濃度を定量し、種間で比較することによって種毎の特徴を抽出できた。

Strategy for Future Research Activity

H29年度と同様に、H30年度も森林総合研究所樹木園(茨城)、京都大学上賀茂試験地(京都)、京都府立植物園(京都)、大阪市立大学植物園(大阪)、九州大学伊都キャンパス(福岡)を調査地に設定し、ブナ、ミズナラ、コナラ、クヌギ、アラカシ、スダジイ、マテバシイ、クリより、葉、雄花、雌花、殻斗、種子を採取する。

得られたサンプルを用いて栄養塩(窒素・リンなど)、構造性炭水化物、非構造性炭水化物(可溶性糖・デンプン)、粗油脂の濃度を定量分析する。得られた2年間のデータをもとにして、各資源タイプ毎に芽あたりの花コストと種子コストを算出し、資源投資係数を種子コスト/花コストとして決定する。得られた係数を個体間および種間で比較することで、ブナ科において繁殖資源要求性の違いを明らかにする。

H29年度と同様に、コナラ、アラカシ、マテバシイを対象に、種あたり3個体から各3本の大枝を選定し、枝毎に3つの芽、葉、枝のセットを2週間に一度採取する。新規に得られたサンプルからRNAを抽出し、マイクロアレイによって各遺伝子の発現量を定量化し、2年分のトランスクリプトームデータを取得する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] マレーシア森林研究所(マレーシア)

    • Country Name
      MALAYSIA
    • Counterpart Institution
      マレーシア森林研究所
  • [Journal Article] Species-specific flowering cues among general flowering Shorea species at the Pasoh Research Forest, Malaysia2018

    • Author(s)
      Chen Yu-Yun、Satake Akiko、Sun I-Fang、Kosugi Yoshiko、Tani Makoto、Numata Shinya、Hubbell Stephen P.、Fletcher Christine、Nur Supardi Md. Noor、Wright S. Joseph
    • Journal Title

      Journal of Ecology

      Volume: 106 Pages: 586~598

    • DOI

      10.1111/1365-2745.12836

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unravelling proximate cues of mass flowering in the tropical forests of South-East Asia from gene expression analyses2017

    • Author(s)
      Yeoh Suat Hui、Satake Akiko、Numata Shinya、Ichie Tomoaki、Lee Soon Leong、Basherudin Norlia、Muhammad Norwati、Kondo Toshiaki、Otani Tatsuya、Hashim Mazlan、Tani Naoki
    • Journal Title

      Molecular Ecology

      Volume: 26 Pages: 5074~5085

    • DOI

      10.1111/mec.14257

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Relationship between seasonal progression of floral meristem development and FLOWERING LOCUS T expression in the deciduous tree Fagus crenata2017

    • Author(s)
      Miyazaki Yuko、Satake Akiko
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 32 Pages: 627~631

    • DOI

      10.1007/s11284-017-1462-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identifying critical interactions in complex competition dynamics between bean beetles2017

    • Author(s)
      Kawatsu Kazutaka、Kishi Shigeki
    • Journal Title

      Oikos

      Volume: 127 Pages: 553~560

    • DOI

      10.1111/oik.04103

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ecological effects of sex differ with trophic positions in a simple food web2017

    • Author(s)
      Kawatsu Kazutaka
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 8 Pages: 1239~1246

    • DOI

      10.1002/ece3.3740

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Unravelling molecular basis for masting using transcriptome analysis2018

    • Author(s)
      Akiko Satake
    • Organizer
      日本生態学会第65会全国大会
  • [Presentation] ブナ科植物における開花制御因子FLOWERING LOCUS Tの種間比較と発現分析2018

    • Author(s)
      澤崎祐太
    • Organizer
      日本生態学会第65会全国大会
  • [Presentation] 窒素循環に関わる微生物の土壌中存在量および群集構造の変化2018

    • Author(s)
      藤田卓
    • Organizer
      日本生態学会第65会全国大会
  • [Presentation] 安定同位体パルスラベリングを用いたブナの当年シュート各器官への窒素配分2018

    • Author(s)
      韓慶民
    • Organizer
      第129回日本森林学会大会
  • [Presentation] 樹木のマスディング現象の解明に着目した土壌栄養量の経年変化2018

    • Author(s)
      韓慶民
    • Organizer
      第65回日本生態学会大会
  • [Presentation] 「行動」と「動態」をつなぐ:長期昆虫群集動態の時系列解析2018

    • Author(s)
      川津一隆
    • Organizer
      日本生態学会第65会全国大会
  • [Presentation] Mass flowering in tropical rain forests in Southeast Asia2017

    • Author(s)
      佐竹暁子
    • Organizer
      第24回日本時間生物学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] Coordinated timing of gene expression in response to seasonal environmental change in trees2017

    • Author(s)
      Akiko Satake
    • Organizer
      第33回個体群生態学会年大会
  • [Presentation] Flowering phenology of seasonal and aseasonal forests2017

    • Author(s)
      Akiko Satake
    • Organizer
      Taiwan Japan 2017 Plant Biology Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 森が色めく季節を遺伝子発現から知る2017

    • Author(s)
      佐竹暁子
    • Organizer
      京都賞2017記念シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Effect of reproduction on nitrogen uptake and allocation to shoots in Fagus crenata2017

    • Author(s)
      韓慶民
    • Organizer
      INTERNATIONAL UNION OF FOREST RESEARCH ORGANIZATIONS Tkyo 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Trade-off between vegetative and reproductive growth at shoot,branch and individual levels in masting Fagus crenata trees2017

    • Author(s)
      韓慶民
    • Organizer
      イギリス生態学会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Empirical dynamic modelling revealed the area-wide herbivore-induced interaction between the two planthoppers2017

    • Author(s)
      川津一隆
    • Organizer
      第33回個体群生態学会大会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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