相転換に関する遺伝子群の時空間的な発現制御機構に関わるゲノム領域の包括的解析

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K22585
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 小郷 裕子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜花き研究部門, 主任研究員 (90572214)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 相転換 / 光 / 概日時計

Outline of Annual Research Achievements

全ての作物において、相転換のタイミングは収量とクオリティーの最適化に重要である。相転換は様々な内外的環境により影響を受けるが、主要なものの一つに光と概日時計シグナルによる限界日長応答がある。モデル作物であるイネは、光と概日時計のシグナルを統合することにより、厳密な限界日長応答を可能にしていると考えられている。光と時計シグナルにより発現制御を受ける遺伝子は多数解析されているが、その発現制御機構はほとんどわかっていない。本研究では、光と概日時計による遺伝子発現制御に関わるエンハンサーを解析し、相転換を制御する遺伝子発現制御機構を明らかにする。今年度は、以下の実験を進めた。
1. フィトクロムを介した光シグナルによる発現応答に関わるエンハンサーを調べるため、フィトクロムに関するChIP-seqを行った。フィトクロムとGFPを融合したタンパク質を発現するイネを用い、固定条件を検討して、明期と暗期においてサンプリングを行い、ChIP-seqを行った。いくつかの出穂や概日時計に関わる遺伝子の上流にピークが見られ、これらの遺伝子の発現制御にフィトクロムが関与していることが示唆された。また、明期と暗期においてイネの核を抽出し、ATAC-seqを行った。
2. 相転換に重要であり、光と時計シグナルにより制御されるGhd7について、個別にエンハンサー配列の同定に関する実験を行った。その結果、いくつかの出穂や生育に関わるエンハンサー候補を同定した。出穂に関わるエンハンサー領域を欠損すると、赤色光への応答性が殆んど無くなったが、概日時計への応答は少なくとも一部は残っていた。