2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of mechanisms of environmental responses based on profiling of organ-specific gene expressions in plants
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19K06861
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
荒木 希和子 立命館大学, 生命科学部, 講師 (30580930)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 地下茎 / 季節変化 / 土壌環境 / 遺伝子発現 / 生物防御 / 器官形成 / クローナル植物 / クローン成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分化全能性を持つ植物では、器官の形成や伸長は周囲環境にも影響を受けるものの、その環境応答性は十分に理解されていない。本課題では地下茎の土壌環境における挙動を調べることで、「植物が周囲環境へ器官特異的に応答する仕組みの解明」を目指している。
＜野外調査＞野外環境における地下部の挙動について、コンロンソウ（Cardamine leucantha）の開花期（5月）の株の地下部5器官/部位と地上部3器官の遺伝子発現量を調べた。昨年度までの生物防御に関わる遺伝子(ClePYK10)に加えて、３つの遺伝子(CleNAI2、CleGLL23、CleLSH10)を分析した。器官や部位間で発現量に違いが見られたことから、その違いが土壌環境における地下茎の器官特異性と伸長・発達に伴う変化を特徴づけるとした。また地下部である地下茎と根および土壌の菌叢比較より、地下茎では細菌類のFirmicutesと菌類のBasidiomycotaやAscomycotaの相対割合が根や土壌と異なっており、周囲環境との相互作用も地下部の器官特異性の一因になりうることが見出された。
＜栽培実験＞微生物量や粒子サイズの異なる土壌条件でコンロンソウを栽培し、地下茎と根に対する土壌組成の影響を調べた。遺伝子発現量の定量の結果、生物防御機構であるER bodyに関わる遺伝子のうち、βグルコシダーゼに関連するものでは条件間で違いが見られ、その違いは地下茎よりも根で顕著であることを特定した。地下茎の長さと枯死率の個体差も条件間で異なり、これらの土壌の特性が地下部器官の応答性の違いに関わると結論付けた。これらの成果は国内の学会や研究会にて公表した。
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