2022 Fiscal Year Annual Research Report
作物の生理障害の機構解明におけるブレークスルーテクノロジーの開発と検証
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21H04721
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金山 喜則 東北大学, 農学研究科, 教授 (10233868)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 英樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)
渡部 敏裕 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939)
須川 成利 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (70321974)
栗原 大輔 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (90609439)
黒田 理人 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (40581294)
加藤 一幾 東北大学, 農学研究科, 准教授 (30613517)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 野菜 / 生理障害 / トマト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境ストレスによって引き起こされる生理障害は、病虫害と並んで世界・日本で農業被害の双璧である。しかし原因が明確な病害虫と比べてその研究は遅れており、発生機構の全容解明は困難な状況にある。そこで本研究では、世界で最も生産されている野菜であるトマトに甚大な被害を及ぼす尻腐れ果をモデルケースとし、ブレークスルーテクノロジーとして原因イオンのレポータータンパク質によるイメージング、高感度センサ等による障害部位の早期検出や内部構造の可視化を実施して原因を特定する。さらに、イオノミクスを含むオミクスと遺伝子発現制御によるエビデンスの獲得により、尻腐れ果の発生機構を解明する。以上により、生理障害を克服する技術開発と解析プラットフォームを提案するための基盤を確立することを目的とする。当該年度においては引き続き、実験用トマト品種マイクロトムを用いた尻腐れ果発生誘導系の確立においては、障害誘導の精度と再現性を上げるための処理方法を検討し、カルシウム濃度以外の条件を整理した。また、カルシウムセンサタンパク質等のレポーター遺伝子の利用については、果実での利用法の確立を進め、試料切断等の影響の排除や、環境条件の影響や内生刺激によるレポーターシグナルの検出条件を明らかにした。高感度センサの利用においては、開発した試作品を用いて撮影条件の設定をおこない、またオミクス解析においては環境条件との関係などの解析を進めることができた。以上の計画を実施することによって、尻腐れ果発生機構の解明をすすめるとともに、各々の解析方法の有用性を検証している。
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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
本年度の研究実施計画のうち、生理障害、特に尻腐れ果の発生機構解明等のためのカルシウムセンサタンパク質の利用においては、解析の条件設定をおこない、実験結果の分析を実施し、結果のとりまとめを2022年度末までにおこなう予定であった。しかし、カルシウムセンサタンパク質を利用した解析の条件設定をおこなったところ、予期しないデータのばらつきにより、精度の高い解析が行えないことが判明した。研究遂行上、このようなばらつきを排除し、精度の高い解析をおこなうことが必要であることから経費を翌年度に繰り越して、カルシウムセンサタンパク質遺伝子導入トマトの解析条件を再度検討した。現在、この繰越し項目および他の項目について特段の進捗上の問題がないため、上記の進捗状況とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は引き続き、主要野菜であるトマトにおける尻腐れ果を対象とし、ブレークスルーテクノロジーとして、原因イオンのレポータータンパク質によるイメージング、高感度センサ等による障害部位の早期検出や内部構造の可視化、イオンや遺伝子の網羅的解析と遺伝子発現制御によるエビデンスの獲得により、尻腐れ果の発生機構を解明するとともに、生理障害解析の解析プラットフォームを提案する方向で研究を推進する。実験用トマト品種マイクロトムにおいて確立された尻腐れ果発生誘導系を用い、以下の実験を組み合わせていくこととする。カルシウムセンサタンパク質であるGCaMP6の利用については、試料切断等の影響を排除した検出条件において、生理障害と関わる部位や発育ステージ別のカルシウム濃度を明らかにするための測定条件を検討する。また、高感度センサの利用においては、コンパクト化して作成した試作品を用い、トマト果実における有効な測定波長を明らかにする。その他、オミクス解析においては環境条件の影響や、最近注目されている抗酸化との関わりについて検討する。以上の計画を実施することによって、尻腐れ果発生機構の解明をすすめるとともに、各々の解析方法の有用性を検証していく。
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