2019 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアに由来するエピジェネティック経路の解明と育種利用
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17H03749
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
木下 哲 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (60342630)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イネ / Fe-Sクラスター / DNA脱メチル化 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
育種においては、母本に用いる細胞質の由来に応じて、開花時期や耐病性などの様々な育種形質に影響が現れることが知られている。この現象には、核とオルガネラゲノムの相互作用、エピジェネティックなコミュニケーションが想定されているが、その実体は殆ど明らかではない。我々は、DNA脱メチル化制御に関与する細胞質の鉄・硫黄クラスター生合成経路をすでに明らかにしている。興味深いことに、この経路はミトコンドリア内膜のトランスポーターの機能に依存している。本研究計画では、イネをモデルにミトコンドリアに由来するエピジェネティック経路の詳細と育種形質への影響を明らかにし、将来の育種基盤技術創出に資することを目的としている。
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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
研究計画に照らし合わせ、概ね順調に研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、リファレンス植物のシロイヌナズナの順遺伝学アプローチで同定した、DNA脱メチル化とインプリント遺伝子の発現に影響する、細胞質Fe-Sクラスター生合成経路の遺伝子としてイネのOsDRE2とOsATM3ホモログに着目した研究を進めている。令和元年度は、ミトコンドリアから細胞質への硫黄イオンを供給することが推定されるミトコンドリア内膜タンパク質ATM3の遺伝子を、CRISPR/Cas9ゲノム編集で破壊したイネの系統を解析した。テクノビット樹脂を用いた薄切切片の解析の結果、胚乳の初期発生に影響があり細胞化に異常が現れることを明らかにした。さらに、変異体の胚乳組織から予備的にRNA-seq解析を行い、様々な遺伝子に影響が表れるとともに、DNAメチル化で制御されるインプリント遺伝子の発現に影響があることが明らかとなった。
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