2018 Fiscal Year Annual Research Report
イネにおける側根発育機構の解明と圧縮土壌耐性系統作出への応用
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18J21800
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
河合 翼 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | イネ / 突然変異体 / 側根形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧縮土壌では硬盤層の機械的抵抗により親根の深根生長が抑制されるが、上層で側根を発達させることが地上部の生育維持に貢献する。イネにはメリステムの大きなL型側根と、小さなS型側根が存在するが、前者のみが長く伸長して高次の側根を発生させるため、親根の伸長停止に応答して側根メリステムを大きくする能力を高めることで、圧縮土壌耐性をもつイネ科作物系統を作出できると考えられる。本研究では、非ストレス下でL型側根を形成するT12-3, T12-36変異体の原因遺伝子の機能解析、S型、L型側根原基における遺伝子発現ネットワークの解明を通じて、側根メリステムサイズの制御機構を明らかにすることを目的とする。
本年度は、側根メリステムサイズ制御に関与する遺伝子の網羅的同定向けて、S型、L型側根原基の発生様式の観察及びレーザーマイクロダイセクション (LMD) 法による側根原基のサンプリングを行った。はじめに、根端切除法により誘導されたL型側根原基の発生過程をS型側根原基のものと比較したところ、側根発生の初期段階からS型、L型側根間で形態的な差異がみられることが分かった。この観察に基づき、根端切除12時間後のL型側根原基とS型側根原基をLMD法によってサンプリングした。今後、得られたサンプルを用いたRNA-seq解析によって、側根メリステムサイズ制御に関わる重要な遺伝子群を見出せるものと期待している。
また、側根メリステムサイズ制御におけるT12-3, T12-36変異体の原因遺伝子の機能解析のため、原因遺伝子のそれぞれのプロモーターにORF-GFP fusion遺伝子をつないだコンストラクトを作成し、変異体に形質転換した。今後、得られた形質転換体を用いた原因遺伝子の発現解析から、これら遺伝子の側根メリステムサイズ制御における機能の解明が期待される。
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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
上述のように、本年度は側根メリステムサイズ制御機構の解明に向けて、S型、L型側根原基の発生過程における形態的差異を解明し、LMD法により側根原基の組織特異的なサンプリングを行った。次年度はこれらサンプルを用いたRNA-seq解析が可能となるため、計画通り、側根メリステムサイズ制御に関わる重要な遺伝子群を同定できるものと考えている。また、非ストレス下でL型側根を形成するT12-3, T12-36変異体の原因遺伝子の発現解析に向けた形質転換体を作出し、次年度は形質転換体から得られるT1種子を用いた発現解析によって、原因遺伝子の側根メリステムサイズ制御機構における機能について明らかにできるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は得られた側根原基サンプルからのRNA抽出、cDNAライブラリ作成及び次世代シーケンサーによるRNA-seq解析を行い、S型、L型側根特異的な発現挙動を示す遺伝子群を同定する。これにより候補にあがった遺伝子に関して、GUSレポーター遺伝子等を用いてS型、L型側根原基での遺伝子発現パターンを発生段階別に解析する。また、候補遺伝子の変異体をTILLING法により選抜し、選抜された変異体及び非ストレス下でL型側根を形成するT12-3, T12-36変異体について、大規模な根系解析が可能なSemi-hydroponic phenotyping system及び圧縮土壌での生育解析を行い、圧縮土壌での側根生長と地上部生育の関係性を解析する。
T12-3, T12-36変異体の原因遺伝子に関して、今年度作出した形質転換体から得られるT1種子を用いた発現解析を行うとともに、オーキシン応答性プロモーターDR5にレポーター遺伝子をつないだコンストラクトを変異体に導入し、変異体において側根原基におけるオーキシン応答の局在についても解析する予定である。
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