2021 Fiscal Year Research-status Report
Mechanisms for transmission of short-day information to root via vascular system and acquisition of tolerance to winter environment in deciduous woody plant
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20K06698
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
佐藤 忍 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70196236)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 落葉樹 / 短日 / microRNA / 篩管 / 根 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
落葉性樹木ポプラは秋～冬に休眠が誘導される際、短日によって根の緩やかな成長停止や冬季に増加する導管液有機物質に関する遺伝子の根における発現が誘導される。これらの変化は短日を受容した地上部で合成されたシグナル分子が篩管を介して根へ輸送されることにより起こると考えられた。また、シュートの休眠誘導に働くABAの投与は導管液有機物に関わる遺伝子の一部しか誘導しなかったため、ABA以外の短日シグナルの候補としてmiRNAが挙げられた。これまでの研究で、短日条件下のPopulus trichocarpaの葉で発現量が増加し、カボチャ等の篩管液のmiRNAデータベースに含まれるmiRNAが複数同定されたので、これらのmiRNAの働きを明らかにすることを目的とした。
ハイブリッドアスペンを用いてMIRNA遺伝子の欠損変異体をゲノム編集により作出し、人工的年間環境サイクル下で栽培し、短日下における根の伸長及びmiRNAのターゲット遺伝子と導管液有機物に関わる遺伝子の発現解析を行った。複数のmiRNAの変異体において、根の伸長量は有意に変化しており、根での遺伝子発現は、ターゲット遺伝子で増加の傾向が、導管液有機物に関わる遺伝子では増加または減少の傾向が見られた。そこで、それらのmiRNAの中から、ホルモンシグナリングに関わる遺伝子を標的にする一つのmiRNAに絞って解析を進めた。
また、miRNAの標的遺伝子や根に対する影響を網羅的に調べる目的で、RNA-seq解析用に長日および短日に置いたポプラの根からRNAを抽出した。
また、長日および短日に置いたポプラの篩管中を流れるmiRNAの変化を解析するため、ポプラのシュートの切り口をEDTAやRNase阻害剤を含む溶液に挿して篩管液を回収し、miRNAの定量を試みた。
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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
複数のmiRNAの変異体の作出に成功し、それらの変異体では根の伸長量が有意に変化しており、根における遺伝子発現を調べたところ、ターゲット遺伝子では増加の傾向が、導管液有機物に関わる遺伝子では増加または減少の傾向が見られ、その中から特に根の生長制御に関与し、ホルモンシグナリングに関わると考えられる遺伝子をターゲットにするmiRNAに研究対象を絞り込むことができたので。
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| Strategy for Future Research Activity |
絞り込んだmiRNAがどの様に根の成長制御に関与するか、ターゲット遺伝子やそれに関連する遺伝子の発現を調査し、ゲノム編集等の技術を用いてそれらの遺伝子の機能解明を進める。また、引き続き篩管液中のmiRNAの定量を試みるが、うまく行かない場合、茎に含まれるmiRNAの量を長日と短日で比較する。
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