2014 Fiscal Year Annual Research Report
エピジェネティックな遺伝子発現制御を介した分子育種法の開発
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25292002
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
金澤 章 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30281794)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 遺伝子 / 発現制御 / 植物 / 色素 / RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物におけるDNA のメチル化、ならびに、それを介した遺伝子の転写抑制の誘導機構を解析するモデル系として、研究代表者が従来より研究の対象としてきた形質転換ペチュニア系統を使用して研究を行った。このペチュニア系統では、色素合成酵素遺伝子のRNA分解により花弁の着色が起きない。また、この形質は一般に安定に次世代に伝達される。しかしながら、この系統の植物体を維持する過程で花弁の着色が起きるようになる現象を見出し、その機構の解析を行った。研究代表者は、花弁の着色が起きる過程において、DNAのメチル化を伴うエピジェネティックな変化が生じ、それを介して色素合成酵素の遺伝子の転写の強度が変化することで、RNAの分解が誘導されない細胞が花弁に生じたとする仮説を立て、これを検証することとした。メチル化感受性制限酵素を用いた解析、ならびに、bisulfite sequencing法による解析を行ったところ、着色が起きている花弁において、実際に外来遺伝子のプロモーターのメチル化が起きていることが明らかになった。一方、低分子RNAの蓄積を解析したところ、転写されている遺伝子領域をハイブリダイゼーションのプローブとして用いた解析では低分子RNAが検出され、花弁の着色の進行に伴って低分子RNAの存在量が変化することが見出された。これらのことから、RNA分解に関連したDNAのメチル化を含むエピジェネティックな変化が植物体を維持する過程において起き、それに伴い外来遺伝子の転写が抑制されるという機構がこの現象の背景に存在するものと推察された。
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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
RNA分解によって花弁の色素合成を起こさなくなった植物材料においてエピジェネティックな変化が起きていることを、DNAメチル化の解析によって明らかにした。また、この現象と低分子RNAの存在量の関連を見出した。これらのことは、当初検証することを予定していた内容であり、概ね当初の計画どおりに研究を進展させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に行った研究において、色素合成酵素遺伝子のRNA分解によって色素合成を起こさない花弁を産生するペチュニア植物体を維持する過程で、エピジェネティックな変化が外来遺伝子に生じ、その転写が抑制されているものと推察された。このようなエピジェネティックな変化、ならびに、それに伴う転写抑制がどのような機構によって起きるのかという点は明らかになっていない。また、植物体に顕著な異常は見られないため、おそらくエピジェネティックな変化は遺伝子特異的に起きる、もしくは、その程度が特定の遺伝子に偏っているものと推察されるが、その特異性がどのような機構によって生じているのかは分らない。現時点で想定可能な機構としては、RNA分解に伴って生じる低分子RNAがDNAのメチル化等のエピジェネティックな変化を誘導するものである。しかしながら、この場合、転写されていない領域にメチル化が起きる機構は未知である。本研究では、この点を解明することが重要であると考え、今後、低分子RNAを介したメチル化の誘導の特異性、ならびに、その二次的な影響について解析を行いたい。また、研究代表者はこのような遺伝子特異的なメチル化の誘導に加え、ゲノム上にランダムにエピジェネティックな変化を誘導することが、新たな育種法の開発につながる意義があると考えており、薬剤処理等によるエピジェネティックな変化を介した形質変化を併せて解析していくことが本研究を推進する上で有効であると考えている。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた機器を購入したものの、主に高額な解析キット類や塩基配列の解析に係る費用が当初の予定ほど必要とはならなかったことから、経費を節減できた。また、研究補助員の雇用開始が年度の途中となったことに伴い、人件費が当初の予定ほど必要とならなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
経費の節約により生じた未使用額については、解析機器の購入および、その使用に関わる消耗品を含む試薬類の購入、ならびに、受託解析に要する費用の支払いに充てる予定である。
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