2020 Fiscal Year Research-status Report
アオウキクサ属を用いた光周性花成の多様化プロセスの解明
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20K15861
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
村中 智明 鹿児島大学, 農学部, 特別研究員PD (50761938)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アオウキクサ属 / 光周性 / 概日リズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、イボウキクサ（Lemna gibba）・アオウキクサ（Lemna aequinoctialis）についてRNA-seqを実施した。イボウキクサは長日条件で花成が誘導され、アオウキクサは短日条件で花成が誘導される。イボウキクサにおいて、栄養の乏しい培地で生育した場合、成長料に顕著な差はみられないが、長日条件であっても花成が誘導されないことを見出している。そこで、花成が誘導される培地での長日条件、短日条件、花成が誘導されない培地での長日条件の３条件において、２時間ごとの日周サンプリングを行った。長日条件として１５時間日長、短日条件として９時間日長とした。アオウキクサについては１４時間、１０時間日長でのサンプリングをすでに行っており、今回は９時間短日条件でのサンプリングを行った。de novoアセンブリにより、遺伝子配列を決定した。アオウキクサにおいて、花成ホルモンであるシロイヌナズナFTおよびイネHd3aのホモログを探索した結果、４つのホモログを同定した。３つのホモログは、短日条件で発現するものの、発現量が低く、明瞭な日周パターンを示さなかった。一方で、１つのホモログが暗期１１時間後に発現し、夜明けとともに発現が減少することがあきらかとなった。暗期１１時間は、実験に用いた系統の限界日長である１３時間（限界暗期１１時間）と整合性があったため、qPCRでの解析を進めた。その結果、長日条件であっても、暗期を長くすると１１時間後以降に当該ホモログの発現誘導がみられた。アオウキクサの異なる系統で解析を行った結果、当該ホモログの暗期後の発現タイミングが限界日長と整合性を示したため、当該ホモログの発現制御が、アオウキクサの短日での花成誘導に重要だと考えている。イボウキクサでも当該ホモログを同定しており、解析を進めている。
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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
長日植物であるイボウキクサ、短日植物であるアオウキクサについて、RNA-seqを実施し、de novoアセンブルにより、発現遺伝子の配列を網羅的に同定した。アオウキクサについて解析を進めており、BUSCOスコアで９０以上と高品質なデータを得ている。この中から、花成ホルモンのホモログとして４配列を同定した。そのうちの１つが、暗期の１１時間後に発現するパターンを示し、あたかも夜の長さを測るような挙動を示した、限界日長が異なる系統において、発現タイミングが限界日長と整合性を示す形で変化していた。そこで、このホモログがアオウキクサの短日での花成を促進すると想定し、シロイヌナズナでの過剰発現による機能解析を進めている。イボウキクサから当該ホモログをblastにより検出したところ、短日条件の夜明け前に発現するという発現パターンは保存されていた。イボウキクサは短日での花成誘導が見られないため、アミノ酸置換により、花成ホルモンとしての機能を有しない可能性がある。今後は、アオウキクサ・イボウキクサについて、当該ホモログが花成ホルモンとしての機能を有するか解析することで、長日から短日への花成様式の変化について重要な知見が得られると期待している。以上の成果に加え、今後の解析を進める状況も整っており、順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
アオウキクサについては、限界日長の多様性および、RNA-seqにより見出したFTホモログの発現タイミングとの整合性について論文としてまとめ出版する予定である。また、アオウキクサのゲノム配列のアノテーションを進めており、花成関連遺伝子や概日時計遺伝子の発現パターンを解析し、論文として発表する。
イボウキクサについてはRNA-seqについては、培地条件や日長条件を変更して追加で実施する予定である。また、イボウキクサのゲノム新規決定を進める予定である。長日でのみ花成する系統と、短日でも開花する系統について掛け合わせを行い、SNP解析の準備を進める。次年度中に、アオウキクサとイボウキクサについて、ゲノム情報、トランスクリプトーム情報を整備し、光周性のモデル植物として発表したい。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症のために研究の開始が7月からと遅れた。また、イボウキクサの新規ゲノム決定を来年度に行うことにしたため、予定していた費用が未使用となった。次年度に実施するイボウキクサの新規ゲノム決定のための消耗品代として使用する予定である。
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Research Products
(4 results)
