2021 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 – 2023-03-31
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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 |
本研究では、メタボロミクス解析を用いて、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ている。本年度は、アブラナ科モデル植物6種とカンラン品種群を用いた硫黄経時的欠乏実験結果（表現型解析、遺伝子発現解析、代謝物分析）を統合して、相関解析や代謝ネットワークを構築することで代謝物変動の生理学的解釈を行った。含硫黄二次代謝物であるグルコシノレートの再利用効率と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ため、他のアブラナ科植物を含めた約100品種における二次代謝物の多様性解析を行い、アブラナ科植物種レベルでのグルコシノレート類の推定生合成経路を構築した。栄養欠乏応答マーカー遺伝子群については、比較ゲノムシンテニー領域解析によりタンデム複製領域 (新機能分化領域)を見つけることができ、現在、その領域に存在する遺伝子群について機能解析中である。その一部の研究結果については学会 (2件) 及び学会国際雑誌で発表した(Aarabi et al., 2021; Watanabe et al., 2021)。また、共同研究において、本研究で構築した植物の代謝物変動のカタログ化法を用い、成果 (Sangpong et al., 2021)を発表した。また、研究分担者は、本研究内容に関連する植物代謝研究において、成果(Delfin et al., 2022; Liu et al., 2022)を発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
アブラナ科モデル植物6種とカンラン品種群を用いた硫黄経時的欠乏実験の結果（表現型解析、遺伝子発現解析、代謝物分析）を統合し、各アブラナ科植物種に特異的な硫黄欠乏代謝応答を特定した。また、アブラナ科モデル植物6種、カンラン品種群及びナタネ品種群に加え、他のアブラナ科植物を含めた約100品種における二次代謝物の多様性解析を実施し、アブラナ科植物種レベルでのグルコシノレート類の推定生合成経路を構築することができた。また、比較ゲノムシンテニー領域解析を行った結果、栄養欠乏応答マーカー遺伝子群の中に、タンデム複製しているものを特定し、新機能に分化している可能性が示唆された遺伝子群を見出すことができた。現在、それらの遺伝子群について機能解析中である。作物種は植物体のサイズが大きく、生育速度も速いことから、栄養欠乏ストレスの処理期間に関する評価を予備実験として行う必要があり、本年度予定していたナタネ品種群を用いた栄養欠乏実験計画において遅れが生じたが、令和四年度に終了を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和四年度は、ナタネ品種群についての栄養欠乏実験を継続実施し、アブラナ科モデル植物6種とカンラン品種群での実験結果と統合する。また、栄養欠乏応答マーカー遺伝子群の機能解析も行う。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、ドイツマックスプランク研究所（海外研究協力者）への出張や国際学会が中止もしくはオンライン開催となり、旅費や学会参加費用などの支出が減少したため、次年度に繰り越した。これらの費用は令和四年度、ナタネ品種群の実験継続や栄養欠乏応答マーカー遺伝子群の機能解析及び、成果発表のための論文投稿費用に充てる。
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[Journal Article] Sulfur deficiency-induced genes affect seed protein accumulation and composition under sulfate deprivation2021
Author(s)
Fayezeh Aarabi, Apidet Rakpenthai, Rouhollah Barahimipour, Michal Gorka, Saleh Alseekh, Youjun Zhang, Mohamed A Salem, Franziska Brueckner, Nooshin Omranian, Mutsumi Watanabe, Zoran Nikoloski, Patrick Giavalisco, Takayuki Tohge, Alexander Graf, Alisdair R Fernie, Rainer Hoefgen
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 187
Pages: 2419～2434
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Assessing Dynamic Changes of Taste-Related Primary Metabolism During Ripening of Durian Pulp Using Metabolomic and Transcriptomic Analyses2021
Author(s)
Lalida Sangpong, Gholamreza Khaksar, Pinnapat Pinsorn, Akira Oikawa, Ryosuke Sasaki, Alexander Erban, Mutsumi Watanabe, Karan Wangpaiboon, Takayuki Tohge, Joachim Kopka, Rainer Hoefgen, Kazuki Saito, Supaart Sirikantaramas
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Journal Title
Frontiers in Plant Science
Volume: 12
Pages: 687799
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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