2020 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアゲノムから探る樹木の形成層活動と二次木部形成
| Project/Area Number |
19H03021
|
|---|
| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
渡邊 宇外 千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (70337707)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 克彦 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (50264099)
安江 恒 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (00324236)
内海 泰弘 九州大学, 農学研究院, 准教授 (50346839)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 樹木ミトコンドリア |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
植物のミトコンドリアゲノムは、植物の成長と形質発現に大きく関係する。樹木の二次木部形成は、個体の成長と木材の材質を決める重要な機能であるが、この形成機能とミトコンドリアゲノムの関係については明らかとなっていない。本研究課題は、樹木におけるミトコンドリアゲノムと形成層活動および二次木部形成の関係を明らかにすることを目的とする。本研究課題では、日本産針葉樹であるカラマツおよびアカエゾマツについて、ミトコンドリアゲノムの構造決定・特徴抽出、ミトコンドリア遺伝子の発現定量解析、二次木部の年輪解析などを行う。令和2年度では、2樹種のカルス細胞の誘導と培養を行った。またそれぞれのミトコンドリアゲノムDNAの次世代シークエンス解析（NGS解析）を行った。今年度は新型コロナウイルス感染症の影響により、解析に必要な十分量のカルス細胞を誘導することができなかった。増殖ができたカラマツ・カルス細胞からミトコンドリアを分画し、その画分にDNA酵素処理を行い、核やプラスチドに由来するゲノムDNAの除去方法について検討した。処理済み画分から抽出・精製されたゲノムDNAについてPCRにより調べたところ、少なくとも核に含まれるゲノムDNAが分解・除去されていることが確認された。このことから、DNA酵素処理を適用することで、これまでよりも効率的に樹木のミトコンドリアゲノムDNAを抽出・精製できると考えられた。抽出されたカラマツ・ミトコンドリアゲノムDNAについてNGS解析を行ったが、得られたDNA量が少ないことからリードデータのデータ深度が小さく、遺伝子等の明確なアノテーションができなかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
NGS解析に必要な十分量のミトコンドリアゲノムDNAを得るため、2樹種の葉芽から大量のカルス細胞を誘導する予定であった。しかしながら、新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、十分量の葉芽のサンプリングを行うことができなかった。増殖・維持ができたカラマツ・カルス細胞を試料とし、ミトコンドリアゲノムのNGS解析を行った。しかし、抽出・精製できたDNA量が少なく、カラマツ・ミトコンドリア遺伝子として明確にアノテーションできたデータは得られなかった。カラマツ・カルス細胞から分画されたミトコンドリアに対してDNA酵素処理を行うことで、核ゲノムDNAを除去することができた。この結果を基に、これまでよりも効率的に樹木のミトコンドリアゲノムDNAを抽出・精製できる方法を決めることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、ミトコンドリアゲノムDNAのNGS解析が研究の中心であることから、これのさらなる推進について重点的に対応する。カラマツおよびアカエゾマツのカルス細胞の増殖が遅く、またミトコンドリアゲノム解析に十分量のカルス細胞を確保することが難しいことも想定されることから、NGS解析前にミトコンドリアゲノムDNAの増幅を行う。これにより、得られるリードデータのデータ深度を十分に確保し、ミトコンドリア遺伝子のアノテーションの精度を向上させる。
|
