2021 Fiscal Year Research-status Report

紫外線誘発DNA損傷が非照射組織であるイネ茎頂分裂組織の転写と複製に及ぼす影響

Research Project

Project/Area Number	19K12317
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	寺西美佳東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10333832)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	紫外線UV-B / イネ / 紫外線抵抗性 / DNA損傷 / シクロブタン型ピリミジン二量体
Outline of Annual Research Achievements	紫外線B（UV-B）は植物の生育を阻害するため、UV-Bが植物にどのように影響を及ぼすかを理解し、UV-B抵抗性を増強させることは、植物の生産性向上に大きく寄与する。イネにUV-Bを照射すると、UV-Bが直接到達しない茎頂分裂組織において細胞分裂が阻害されると考えられるが、その阻害にはUV-B誘発DNA損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体（CPD）が元となり生じたシグナルが、UV-B照射組織から離れたUV-B非照射組織に伝達されることで起こったと考えられた。そこで本研究では、イネの茎頂分裂組織の組織形成と細胞増殖の変化を引き起こすシグナルは何か、そのシグナルはいかにしてイネの生育を制御するのかを明らかにすることを目的としている。今年度は、単離したイネ茎頂分裂組織からRNAを抽出し、細胞周期マーカー遺伝子、ホルモン応答性遺伝子、またUV-B応答遺伝子などの発現量変化を解析した。また同時に、UV-B照射によってイネ茎頂分裂組織に誘導されるDNA損傷数に関して、二本鎖DNA切断、一本鎖DNA切断、CPDに分けて解析した。その結果、CPD光回復酵素の過剰発現体イネと発現抑制体イネ、および野生型イネにおいて、UV-B照射組織でのDNA損傷数に差は見られたが、茎頂分裂組織でのDNA損傷数に差は見られなかった。その茎頂分裂組織において、CPD光回復酵素の組換え体イネでは、野生型イネとは発現パターンが異なる遺伝子を複数見出した。誘発されたDNA損傷と発現変動遺伝子の関連性について明らかにするため、網羅的遺伝子発現解析を行い、反応カスケードに関する解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前年度のcovid-19対応による研究遅延に関連し、遅れを取り戻せていないため、研究期間を延長してさらなる解析を進めることとしたため、やや遅れていると判断した。
Strategy for Future Research Activity	継続して研究を行い、遺伝子発現の網羅的解析を複数サンプルに関して行うことで、見出した変化の再現性を確認するとともに、関連遺伝子の関与を明らかにすることができると考えている
Causes of Carryover	covid-19の対応により、学会の多くがオンライン開催であったため、旅費の支払いが減少した。また、研究遅延のため試薬消耗品の購入額が減少し、成果報告が遅れているため、未使用額が生じた。