2012 Fiscal Year Research-status Report
種子休眠調節の分子機構：グルコシル化経路によるアブシジン酸不活性化機構の解明
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24780017
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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Principal Investigator |
今泉 智通 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業総合研究センター生産体系研究領域, 任期付研究員 (10509235)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 種子休眠 / 発芽 |
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| Research Abstract |
コナギ（Monochoria vaginalis）種子の野外での休眠サイクルに関与する遺伝子特定を目的として、今年度はコナギの遺伝子発現を網羅的に解析するマイクロアレイ作成のための塩基配列情報を次世代シーケンサーにより解読した。まず、コナギ種子からのRNA抽出条件を検討し、次世代シーケンサーによる解読およびマイクロアレイ解析が可能な純度および収量を確保したRNA抽出法を確立した。次に、野外から回収した種子のうち、最も休眠の浅い種子と休眠の深い種子からRNAを抽出し、転写産物の塩基配列を次世代シーケンサーを用いて解読した。解読した転写産物から３万５千以上の遺伝子配列情報が取得でき、取得した配列情報には、アブシジン酸およびジベレリンなど植物ホルモンの生合成および不活性化を担う遺伝子や、休眠調節への関与が示唆される遺伝子などが含まれていた。アブシジン酸の不活性化を担うとされるUDP-glucosyltransferase遺伝子の発現量は休眠の浅い種子で多い傾向があり、また、ジベレリンの不活性化を担うとされるgibberellin 2-oxidase遺伝子の発現量は休眠の深い種子で多い傾向があるなど、種子の休眠状態による遺伝子発現状態の差異が認められた。今後は、得られた配列情報を用いて作成したマイクロアレイによりコナギ種子のトランスクリプトーム解析を実施し、野外でのコナギ種子の遺伝子発現の季節変動を明らかにする。
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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
今年度は、野外でのコナギ種子の遺伝子発現の季節変動をマイクロアレイで解析するため、種子からのRNA抽出法の検討とマイクロアレイ作成のための遺伝子配列情報の取得を行った。これにより、マイクロアレイ解析可能なRNA抽出法が確立でき、また、コナギ種子の遺伝子発現を解析するためのマイクロアレイ作成が可能になった。コナギ種子の遺伝子発現を網羅的に解析することが可能になったため、次年度中には休眠調節と連動する遺伝子発現の変化が明らかになり、休眠調節に関与する遺伝子が特定できると期待されるため、研究の目的はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
マイクロアレイ解析により野外におけるコナギ種子の遺伝子発現の季節変動を明らかにし、種子休眠調節に関与する遺伝子を特定する。休眠調節への関与が特定された遺伝子に関しては、リアルタイムPCR法によりその発現量を詳細に定量し、発現量の変動を明らかにする。また、植物ホルモン解析によりアブシジン酸およびジベレリンの季節変動を明らかにし、植物ホルモンの内生量や感受性が種子休眠調節に与える影響を特定する。
以上の発現解析および植物ホルモン解析により種子休眠調節へ関与する遺伝子を特定した後、その遺伝子の全長鎖塩基配列をrapid amplification of cDNA ends(race)法により決定し、機能解析を実施する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初は植物ホルモンの生合成・不活性化を担う酵素遺伝子を対象に遺伝子発現解析を実施する予定であったが、種子休眠調節に関与する植物ホルモン以外の遺伝子が近年報告されはじめた。また、近年の遺伝子解析技術の進展により大量の塩基配列情報の取得が可能になり、ゲノム情報のない生物種でもマイクロアレイ解析が可能な状況になった。そこで、当初の計画を変更し、コナギ種子の遺伝子発現の季節変動をマイクロアレイ解析により網羅的に解析することとした。そのため、当初予定であった遺伝子発現解析を今年度実施しなかったため当該研究費が生じることとなった。今年度の残額および次年度に請求する研究費は、次年度に実施するマイクロアレイ解析およびリアルタイムPCRによる個々の遺伝子の発現解析実施のために使用する。また、次世代シーケンサーにより得られた結果から、開花調節遺伝子による種子休眠調節についても解析を進めることが今後の研究推進方策として効果的であることが示されたため、開花調節遺伝子による休眠調節について最先端の研究を行なっているアメリカ合衆国デューク大学のDonohue教授の研究室に滞在し、研究打合せならびに実験手法を習得するための外国旅費として使用する。
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