2022 Fiscal Year Annual Research 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, 特別研究員(PD) (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 / 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、アブラナ科モデル植物5種を用いて、窒素、リン、硫黄の欠乏実験を実施し、経時的代謝物変動の捕捉 (カタログ化) や栄養欠乏応答マーカー代謝物/遺伝子の特定を行った。また、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解析を行う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。この多様性解析結果を利用して、アブラナ科作物品種群をグループ分けし、硫黄欠乏実験を実施した。その結果、アブラナ科モデル植物5種の実験により特定した栄養欠乏応答マーカー代謝物や遺伝子が有効であることが示された。また、作物品種群においても、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。さらに、アブラナ科植物以外の他の植物種への応用に向けて、栄養欠乏応答マーカー遺伝子群の比較ゲノムシンテニー領域解析を行った結果、タンデム複製し、新機能に分化している可能性がある遺伝子群をいくつかの植物種で見出すことができた。また、栄養欠乏下で生育したトマト、ダイズ、イネ等の遺伝子発現解析を行った結果、本研究で特定した栄養欠乏応答マーカー遺伝子が他の植物種でも利用可能であることが示された。
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