2019 Fiscal Year Research-status Report
Concurrent achievement of monoculture and soil biodiversity by grafting
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18KT0040
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
野田口 理孝 名古屋大学, 高等研究院(生), 准教授 (00647927)
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| Project Period (FY) |
2018-07-18 – 2021-03-31
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| Keywords | 接木 / トランスクリプトーム解析 / 接木関連遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
農作物生産におけるモノカルチャーの拡大は農業産業化に貢献した一方、その弊害として生物多様性の喪失、土壌衰退、ひいては地球規模の環境破壊の増大を招いた。本研究では、モノカルチャーを排除せず受け入れつつも、生物多様性を担保する新しい栽培システムの構築を「接木」という古典的な農業手法に焦点をあて、その利便性を高める技術改良へ向けて検討を行っている。
既遂研究として、これまでに接木部位において細胞壁消化に働くセルラーゼ遺伝子を見出してきた。本研究ではさらに、複数の植物の接木試料から構築した時系列トランスクリプトームのデータ解析を実施し、接木接合時に発現上昇する細胞壁の架橋を促進する因子を一年目に新たに同定した。接木部位では、はじめに細胞壁消化酵素の働きにより細胞壁が消化され、接木境界部の細胞が互いに近接し、さらに細胞壁架橋遺伝子が働くことで組織の接合が進行する可能性がある。そこで二年目は、同定した細胞壁架橋関連遺伝子の接木における機能を調べるべく分子遺伝学的な検討を進めた。時空間的な発現情報を取得するため、プロモーター解析を行おうとしたが、想定されるプロモーター領域にゲノム情報の欠落が見つかった。in situ RNA hybridization法によって空間的な発現様式を調べると、接木部位の新しく増殖した細胞で本遺伝子は発現することが示唆された。機能解析のため、遺伝子サイレンシングによって機能欠損させた植物を用意したが、接木に影響はなく、遺伝子の機能重複が予想された。そこで過剰発現体を作出して、機能解析を進めようとしている。過剰発現体の作出には、接木境界部で高発現するセルラーゼ遺伝子のプロモーターを使用した。3年目は、過剰発現体の解析を進め、遺伝子機能を考察するとともに、実際に接木の接合が促進されて接木技術を改良することができるかを検証していきたい。
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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
本研究では、接木技術の利便性を高めることを目的に、技術改良を目指している。これまでに、接木の分子機構をトランスクリプトーム解析によって調べることで、接木部位が接着する際の細胞壁架橋に関与する遺伝子を同定することができた。時空間的な発現情報を取得するため、プロモーター解析を行おうとしたが、想定されるプロモーター領域にゲノム情報の欠落が見つかり、現在シークエンス解析により配列情報の整備を進めている。in situ RNA hybridization法によって発現様式を調べると、接木部位の新しく増殖した細胞で発現することが示唆された。機能解析のため、遺伝子サイレンシングにより機能欠損させた植物を用意したが、接木に影響はなく、遺伝子の機能重複が予想された。そこで過剰発現体を作出して、機能解析を進めようとしている。過剰発現体の作出には、接木境界部で高発現するセルラーゼ遺伝子のプロモーターを使用した。接木部位で細胞壁を架橋することが促進できれば、接木部位の接着性は高まり、接木技術を改良できると考えられ、研究目標に向けた着実な成果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
同定された遺伝子について、接木部位で発現誘導できる形質転換体を作出している。既に形質転換は済んでおり、形質転換体の選抜を今後進める。発現解析により、高発現することが確認できる株を単離する。そして、それら形質転換体の接木試験を行い、接木への影響を調べる。得られた結果については、学術論文として報告する。
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