2019 Fiscal Year Annual Research Report
Genemic assessment of symptom on beech forest decline
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17H01884
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
齋藤 秀之 北海道大学, 農学研究院, 講師 (70312395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小倉 淳 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (60465929)
高須賀 太一 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70748409)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 環境影響評価 / ブナ林 / ゲノミクス / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 環境ゲノム学的な現地データのインベントリ構築：
初年度と2年度目に現地採取した試料の継続実験を行い、データベースの拡充を行った。新たな現地試料採取は、重点研究サイトとした黒松内ブナ林にて（2011年からのデータ蓄積あり）春季から秋季まで行った。新規調査項目として夏期の長期無降水期間の変動を調べ、土壌乾燥ストレスと遺伝子発現との関係性について解析可能な試料採取を行った。また新調査地として、青森県八甲田山、宮城県青葉山、山形県月山、神奈川県西丹沢、静岡県天城山、宮崎県椎葉村を対象に試料採取を行った。
(2) 環境影響評価の解析アルゴリズム開発： 解析精度の制限要因が基盤情報であるブナゲノムの遺伝子推定にあることが示唆されたため、ゲノム情報の精緻化の作業として、新たなゲノムアセンブラーを用いた全ゲノムアセンブリを行うことで精度の向上を図り、ブナゲノムVer.4を完成させた。
(3) ゲノム網羅的な指標性遺伝子による環境影響評価： RNA-seq法にてゲノム網羅的な遺伝子発現の解析を行い、昨年度までに実施した統一規格の実験結果と合わせてトランスクリプトーム・データベースを作成した。併行して、他樹種への応用を見据えたデータ収集を行い、解析アルゴリズムの一般化に向けた準備を行った。
(4) 少数の指標性タンパク質による環境影響評価： 樹勢ならびに環境ストレス耐性を総合的に指標できるタンパク質の探索としてリボソームに着眼し、リボソームに関連する遺伝子の発現パターンを明らかにした。同時に光合成速度とDNAメチル化のレベルを調べ、光合成、リボソーム量、DNAメチル化の関係性を明らかにした。
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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
(1)環境ゲノムインベントリ構築については1～2年目が順調であったため、3年目は改めて調査地の拡充に時間を充てることができた。
(2)プロテオミクス解析は、一次解析を完了したが、ブナゲノム情報における遺伝子推定精度を由来とする解析不良の可能性が浮上したため、ブナゲノムの遺伝子推定の精緻化を新たに取り組み、解析を進めている。その成果の一つとして、ブナの全ゲノムのアセンブリの解析を丁寧に実施することができ、ブナゲノムVer.4を精度の高いレベルで完成させることができた。
(3)衰退兆候の指標性遺伝子の探索については、本課題の難関課題であったが、新たにリボソームに焦点を当てた解析によって、衰退兆候の指標として有望な遺伝子発現パターンを見つけることができた。定量性における疑問点も文献情報などを踏まえて問題を解決することができた。
(4)ブナで開発したアルゴリズムの一般化に向けた準備のための情報収集と解析を行い、最終年度に向けた準備を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 環境ゲノム学的な現地データのインベントリ構築では、① 環境（気象・大気汚染物質）、② 成長生理、③ 発現遺伝子のデータセットについて、初年度からのデータ解析を引き続き継続してデータベースを完成させる。
(2) 環境影響評価の解析アルゴリズム開発では、解析基盤のブナゲノムの精度を高め、主成分分析やベイズ理論に基づく遺伝子ネットワーク解析などの既存の統計解析手法を利用した環境影響評価の解析法について再検討する。また既知のモデル植物のデータベース情報を活用して評価基準の補強と一般化を試みる。
(3) ゲノム網羅的な指標性遺伝子による環境影響評価では、(1)の環境ゲノムデータと(2)の解析手法に基づき、環境影響評価を実施する。他樹種のデータも解析に加えることで、開発中の解析アルゴリズムの一般性について検討するとともに、一般化に向けた改良を行う。
(4) 少数の指標性タンパク質による環境影響評価では、初年度の課題となった検出精度について向上を図るための実験条件の検討作業を継続的に行うと共に、二年目に明らかとなったリボソーム関連遺伝子の衰退兆候評価の指標としての妥当性について、苗木を用いた検証実験を行い検討する。
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