2019 Fiscal Year Research-status Report
Epigenetic control of plant genome and gene expression by transposons
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18K06301
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
星野 敦 基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / トランスポゾン / アサガオ / DNAメチル化 / ヒストン / 花 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アサガオの主要な突然変異原であるTpn1ファミリーのトランスポゾンが関わるエピ変異と、花色遺伝子の抑制機構の解明を試みている。昨年度までの結果から、転移酵素をコードするTpnA2のDNAメチル化状態が花色遺伝子の発現に関わる可能性が示唆されている。
今年度はまず、TpnA2の転移酵素遺伝子の発現解析を試みた。花色遺伝子の発現がピークとなる時期の花弁からRNAを抽出したところ、当初は極めて効率が悪く、RNAの純度が低いために解析に不適であった。そこで、RNA抽出方法を改善すべく、約20の方法を検討した。その結果、これまでRNAが抽出できないとされていた萎れた花弁からでも効率良く、純度の高いRNAが抽出できる方法を確立した。この方法で抽出したRNAを用いて、RT-PCRなどで発現解析を進めている。
さらに、花色遺伝子の抑制機構に関わる要素を逆遺伝学的なアプローチで明らかにするために、ゲノム編集による変異導入を試みた。先にヒストン修飾に関わる遺伝子の変異導入を準備していたが、DNAメチル化が抑制機構に関わることが示唆されたため、DNAメチル化に関わる遺伝子をゲノム編集するバイナリーベクターを新たに構築した。これをアサガオに導入したが、現在までのところ再生個体が得られていない。コントロールとしたゲノム編集用のバイナリーベクターでは再生個体が得られていることから、形質転換の行程でゲノム編集がおきてDNAメチル化が変化し、再生を妨げている可能性がある。
一方、アサガオの花弁における転写産物の全体像は明らかにされていない。そこで、全体像を明らかにして花色遺伝子の抑制機構に関わる遺伝子の候補をカタログ化するために、アサガオの花弁に由来するRNAをロングリードの次世代シーケンサーで解析する準備を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
花弁からのRNA抽出が困難であるという課題が見つかり、最終的には期待以上に効率的な方法を確立して解決したが時間を要したため。また、ヒストン修飾からDNAメチル化に解析対象を変更したことなどにより、ゲノム編集による変異体作成が完了しなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
TpnA2の転移酵素の発現について、改善した方法で抽出したRNAをもとに解析を進める。ゲノム編集によるDNAメチル化関連遺伝子の解析も、形質転換の条件を見直すことで変異体作出を試みる。また、ロングリードの次世代シーケンサーで花弁の転写産物を解析して、花色遺伝子の抑制機構に関わる遺伝子の候補をカタログ化する。
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| Causes of Carryover |
（理由）RNA抽出方法の改善や、ゲノム編集のための形質転換に注力し、遺伝子発現やエピ変異解析のための試薬購入などが抑えられたため。また、比較的に高額な次世代シーケンサーの解析が完了せず次年度に持ち越したため。
（使用計画）比較的に高額となる次世代シーケンサーによる遺伝子発現や、エピ変異の解析のための試薬を購入して研究を進める。
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