2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K06723
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
峠 むつみ (渡邉むつみ) 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (60837582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
峠 隆之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (30415236)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 栄養欠乏応答 / アブラナ科植物 / 窒素 / リン / 硫黄 / メタボロミクス / 種間比較 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アブラナ科植物に保存されているもしくは種特異的な栄養欠乏代謝応答の解明を目指し、アブラナ科モデル植物6種を用いた窒素、リン、硫黄経時的欠乏実験を実施し、バイオマスやクロロフィル含量測定などの表現型解析を行った。また、無機イオン類、一次代謝物や二次代謝物を分析し、それぞれの栄養欠乏条件下における代謝物変動のカタログ化を行った。その結果、6種共通で上昇もしくは減少する栄養欠応答マーカー代謝物を見出した。また、特定の特化代謝物の再利用効率が硫黄欠乏耐性に関連性があることを示唆する結果が得られた。アブラナ科植物種に保存される栄養欠乏応答マーカー遺伝子の特定は、現在までに報告されている文献データや公共マイクロアレイデ－タを参照し、各栄養欠乏応答それぞれ3遺伝子ずつを選抜した。これらの候補遺伝子について、アミノ酸配列を用いた相同性解析及びシンテニー解析を行い、配列的及び進化的に保存されているオルソログ候補遺伝子を選抜した。また、これらの遺伝子群のアブラナ科植物6種に共通した保存配列にプライマーを設計し、それぞれの栄養欠乏応答の保存性を実験的に検証した。遺伝子発現解析を行った結果、6種共通で栄養欠乏応答マーカー遺伝子として利用できる遺伝子を同定できた。アブラナ科モデル植物6種の実験結果をもとに、アブラナ科主要作物種約50品種について、土壌で生育させた葉のサンプルを用いて二次代謝物分析を行い、代謝物アノテーションと多様性解析を開始した。
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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
令和元年度に予定していたアブラナ科モデル植物6種を用いた窒素、リン、硫黄経時的欠乏実験を行い、表現型解析、及び無機イオン類、一次代謝物や二次代謝物の分析を終了することができた。栄養欠乏応答マーカー遺伝子についても、系統樹解析及びシンテニー解析によりオルソログ遺伝子を選抜し、種共通配列のプライマーを設計した。遺伝子発現解析を行った結果、6種共通で栄養欠乏応答マーカーとして利用できる遺伝子を同定できた。さらに令和2年度から行う予定である作物種の研究について、主要作物 9品種を用いた予備実験（硫黄欠乏実験、代謝物分析、遺伝子発現解析）を開始した。アブラナ科作物種50品種についての二次代謝物の多様性解析も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
栄養欠乏実験が完了したアブラナ科モデル植物6種について、チオール類やアミノ酸などのHPLCを利用した代謝物分析を実施する。生合成経路上での代謝変動解析に加え、表現型、代謝物、遺伝子発現の各解析で得られたすべての結果を統合して、それぞれの組み合わせにおける相関解析や代謝ネットワークを構築し、代謝物変動の生理学的解釈を行う。また、作物種を用いた栄養欠乏実験を実施し、代謝物分析、遺伝子発現解析、二次代謝物の多様性解析を令和2年度内に完了することを目指す。
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| Causes of Carryover |
令和元年10月から令和2年3月末まで産休及び育休により研究を中断し、研究費の支出（特に代謝物分析用）が減少したため、次年度に繰り越した。令和2年度は令和元年度に採取したサンプルの代謝物分析を行う。
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[Journal Article] Exploiting the natural variation in tomato to define pathway structure and metabolic regulation of fruit polyphenolics in the lycopersicum complex2020
Author(s)
Tohge Takayuki, Scossa Federico, Wendenburg Regina, Frasse Pierre, Balbo Ilse, Watanabe Mutsumi, Alseekh Saleh, Jadhav Sagar Sudam, Delfin Jay C., Lohse Marc, Giavalisco Patrick, Usadel Bjoern, Zhang Youjun, Luo Jie, Bouzayen Mondher, Fernie Alisdair R.
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Journal Title
Molecular Plant
Volume: S1674-2052
Pages: 30105-30102
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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