2021 Fiscal Year Annual Research Report
イネ冷害におけるエピジェネティックな制御機構の解明
| Project/Area Number |
18H03947
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
東谷 篤志 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (40212162)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 洋 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569) [Withdrawn]
寺西 美佳 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10333832)
下野 裕之 岩手大学, 農学部, 教授 (70451490)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | イネ低温障害 / エピジェネティック制御 / 温度ストレス / 生殖成長 / 穂ばらみ期耐冷性 / 水温 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、19・20年度の2年間に実施したエピゲノム変化、遺伝子発現変化の比較解析を開始した。2年分のデータではあるが、エピゲノム変化においては、幼穂と葯のステージで大きく変化することが分かった。また、品種間差、常温圃場と耐冷性検定圃場における栽培条件による差異、さらに19年度と20年度の栽培年度による変化のいずれにおいても、発育ステージによる変化よりはかなり小さな変化ではあるが、エピゲノム変化を観察することができた。
また、当初計画通り、幼穂ならびに穂ばらみ期の葯、3年分のサンプリングを無事完了し、それらのサンプルを用いたヒストンH3の修飾であるH3K4me3、 H3K27me3抗体によるChIP解析、ならびにRNA seqによる網羅的な遺伝子発現解析のビックデータ取得まで実施した。
また、古川試験場では新たな育成系統である東北234号も耐冷性検定圃場で栽培されており、ひとめぼれよりもさらに耐冷性が強い。そこで、当初計画にはなかったが、新たにこの育成系統も解析に加え、主に遺伝子発現解析を実施することとした。この育成系統を加えることで21年度の当初計画は6か月延長し2022年9月末までとし、より普遍的な耐冷性に関わる遺伝子群の解析が可能になると判断し実施した。これらサンプリングとともに、常温ならびに低温処理区の各3系統の幼穂におけるRNAseqによる網羅的な解析を実施した。
岩手大学の分担チームは、栄養成長期の高温処理が、その後の穂ばらみ期の冷害処理に及ぼす影響に加えて、施肥窒素が穂ばらみ期耐冷性に影響を及ぼすこととその品種間差異を明らかにする目的で、世界ならびに日本のイネ450品種の施肥に対する応答性の生殖器官の形態に及ぼす影響からその品種間差を評価し、葯長の多窒素施用による短縮程度が大きい品種「ササニシキ」と短縮しにくい「蒙古稲」を候補品種として選定することに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本21年度において、当初計画の3年分の幼穂ならびに葯の常温圃場ならびに耐冷性検定圃場（冷害処理）での全サンプリングを終了することができ、さらに、無事、染色体ChIPseqとRNAseqに供し、ビックデータを得ることができた。そこで、最終年度に向けてエピゲノムならびに遺伝子発現変動の網羅的なデータ比較解析ができる状況となった。品種間の違いはもとより、いずれも野外の常温圃場ならびに耐冷性検定圃場では、天候による影響もかなり受けることから、毎年、生育状況はかわり、一方、1 cm長の幼穂、穂ばらみ期の葯など、同一の発育ステージのサンプリングが不可欠で、何度も、仙台―古川間を往復し、タイミングを外すことなく全てサンプリングできたこと自体、本提案研究における大きな成果であったと判断している。さらに、仙台の研究室に持ち帰ったイネから、それぞれ幼穂は約1ｇ、穂ばらみ期の葯は約0.5ｇを研究室のメンバー総出で無事サンプリングできたことに感謝している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる22年度は、主に、3年分のビックデータを比較解析する予定である。その結果、当研究計画を実施する上で設けた作業仮説「イネ冷害、穂ばらみ期の葯における花粉形成時の低温障害は、低温環境によるエピジェネティックなゲノム変化に起因する」が、正しいものであったのか否か検証することを主に進めたい。
|
