2019 Fiscal Year Annual Research Report
標高適応と季節的可塑性における葉の温度適応メカニズムの解明
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19J22000
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
湯本 原樹 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 季節性 / 表現型可塑性 / 標高生態型 / 標高適応 / 低温耐性 / 葉寿命 / 葉機能 / RNA-seq |
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| Outline of Annual Research Achievements |
展葉スケジュールとそれに応じた葉のストレス耐性の付与は植物の成長を決定する主要因である。生育環境の温度差に応じて、葉の形質に標高勾配に沿った遺伝的分化が見られることがある。一方、季節環境の中では、夏と冬との温度差に応じて葉の性質が可塑的に変化する。本研究では常緑性草本ハクサンハタザオ（Arabidopsis halleri subsp. gemmifera）の葉の標高適応と季節的可塑性を対象に以下の３つの項目で研究を行う。1．標高適応の基盤となるゲノム領域を明らかにする。2. 葉の季節的可塑性の詳細を明らかにするとともにその分子メカニズムを明らかにする。3. 遺伝的同化（表現型可塑性で表れる特定の表現型が遺伝的に固定される過程）の有無を検証する。
2019年度は、項目1に関して2つの研究を行った。(1)標高生態型を共通条件下で栽培し、低温馴化前、低温馴化後、開花後の各ステージで発現が標高分化を示す遺伝子を明らかにした。(2)(1)と同条件で生育させた個体の葉に対し、凍結耐性の比較を行った結果、標高生態型間・生活ステージ間で葉の凍結耐性に差が検出された。項目2に関しては次の2つの研究を行った。(1) 2018年10月から毎週野外調査を行い、展葉・枯死スケジュールを明らかにした。その結果、春から夏に展開する葉と、秋から冬に展開する葉では寿命が大きく異なることがわかった。(2)季節的表現型可塑性を示す葉形質の捕捉に関しては、7月、10月、1月、4月に展開した葉に関して、展葉２、４、８週間後（1月展開葉に関しては12週間後も）の葉を組織切片、生化学分析、RNA-seq用にそれぞれサンプリングしている。また、室内実験で同様の結果を示すかを明らかにするために異なる5つの温度条件下で形質がどのように変化するかの室内実験を開始している。
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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
異なる生活ステージの個体に対し、RNA-seqを複数回行うことで、今後行う表現型解析のための基礎データを得ることができた。また、年間通して週に一度、野外調査を行うことで葉寿命や生活史に関わる季節現象を捕捉することができ、表現型可塑性の研究を推し進める基礎データが得られた。一方で、標高生態型の交雑後代の作成に遅れが生じており、今後研究を加速させる必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は遺伝子発現に注目して、解析を進めた。2020年度は生化学分析や顕微鏡観察を行うことで、遺伝子発現の差異がどのような表現型の差異をもたらすかを比較し明らかにする。また、標高生態型に関してはどのような遺伝的背景により標高分化がもたらされているかをF2個体の利用により明らかにする。また、季節的可塑性に関しては表現型可塑性をもたらす環境要因および原因遺伝子を明らかにする。
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