2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物の葉器官のサイズ制御を司る内生代謝プログラムの解明
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20J20901
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多部田 弘光 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 植物 / 葉器官 / fugu5変異体 / 補償作用 / サイズ制御 / メタボローム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉器官を構成する細胞の数が減少した場合、それを相補するかのように葉肉細胞が顕著に肥大する「補償作用」という現象が知られている。令和３年度も昨年度に引き続き、補償作用を示すfugu5変異体を用いて、葉を構成する細胞数と細胞サイズの協調性を担う鍵因子群の同定を目指した。
今年度中は、主に昨年度に特定した鍵代謝産物候補を対象に検証実験を試みた。そこで、添加実験系を構築した後、その影響を定量的に解析した。その結果、当該代謝産物は濃度依存的にfugu5の補償的細胞肥大を促進することが明確になった。
次に、ガスクロマトグラフィー質量分析装置及び液体クロマトグラフィー質量分析装置のを駆使した「マルチプラットフォームワイドターゲットメタボロミクス」を行ない、当該鍵代謝産物とその周辺代謝産物の変動を追跡した。その過程で、fugu5の子葉における三次元相関代謝ネットワークを構築し、大規模時系列代謝データを整理した。その結果、fugu5の補償的細胞肥大に関与すると考えられる新たな「鍵代謝経路」を見いだすことに成功した。
現在、同定された複数の鍵代謝産物が顕著な細胞肥大をもたらす作用機序を解明するため、RNA-Seq を用いたトランスクリプトームシーケンス解析に着手した。
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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３年度は、央代謝だけではなく、植物特化代謝産物にも焦点を当てたメタボローム解析を推進することで、細胞サイズの増大をもたらす鍵代謝産物の特定と、それに関する関連代謝経路の推定に成功した。また現在は遺伝学的手法により代謝産物の影響を確認するため、関連代謝経路に欠損を持つ変異体獲得を行なっており、fugu5との二重変異体の作出が順調に進んでいる。加えて、当初の予定通り、トランスクリプトームとメタボロームデータとの統合オミクス解析の準備を進めており、数理解析に最適なアルゴリズムの検討も同時に行なっている。
以上から、本研究課題の進捗状況は順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度の研究成果をふまえ、今後以下のように実験を推進する。
(1) 得られる予定の代謝酵素の変異体を用いて、鍵代謝産物に関わる関連代謝反応がfugu5の補償的細胞肥大に及ぼす影響を定量化することで、細胞サイズの協調性を担う代謝経路のさらなる詳細な解明を目指す。
(2) 引き続き時系列トランスクリプトームシーケンス解析を進め、fugu5における統合オミクス解析を遂行し、内生代謝プログラムに寄与する鍵遺伝子群を同定する。
(3)得られた研究成果を速やかにまとめ、学術論文や学会発表等で報告する。
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[Presentation] ImportantrolesofPGDH-mediatedserinesynthesisinthallusgrowth,malegametogenesisand metabolisminMarchantia polymorpha2022
Author(s)
MengyaoWang,HiromitsuTabeta,KinukaOhtaka,AyukoKuwahara,KiminoriToyooka, MayukoSato,MayumiWakazaki,HiromichiAkashi,TakayukiKohchi,RyuichiNishihama, KeisukeYoshida,AliFerjani,MasamiYokotaHirai
Organizer
第63回日本植物生理学会年会
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