2014 Fiscal Year Annual Research Report

冬生一年草の生活史成立鍵因子である種子春化遺伝子の解明研究

Research Project

Project/Area Number	25292015
Research Institution	Fukui Prefectural University
Principal Investigator	吉岡俊人福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (10240243)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords	種子春化 / 花成制御遺伝子 / 冬生一年草 / 生活史進化 / シロイヌナズナ / ヒメムカシヨモギ
Outline of Annual Research Achievements	種子春化は、ヒメムカシヨモギなどの可変性冬生一年草には認められるが、その近縁種のオオアレチノギクなどの真性冬生一年草では認められない形質である。一方、緑体春化は可変性冬生一年草、真性冬生一年草ともに認められる。したがって種子春化は、近年分子機構の解明が進んだ緑体春化とは異なる経路で花成を誘導すると考えられる。平成25年度研究において、ヒメムカシヨモギ種子RNAの網羅的発現解析とオオアレチノギクとの発現比較より種子春化の有力候補遺伝子ILS1を単離し、シロイヌナズナでILS1と塩基類似性が高い5遺伝子32系統のT-DNAタグラインを入手した。平成26年度には、これら32系統から種子低温処遭遇の有無で開花時葉数に有意差がない5系統を選抜した。これらの野生型株であるCol-0, Wsでは種子低温処遭遇によって開花時葉数が有意に減少した。したがって選抜されたシロイヌナズナ5系統では、ILS1類似遺伝子内へのT-DNA 挿入によって種子春化の機能が喪失あるいは低下したと推定される。シロイヌナズナWsの発芽前の吸水種子、催芽種子～子葉段階の実生、2～4葉期の植物体および5～7葉期の植物体を低温遭遇させた場合、発芽前種子と5～7葉期植物体で開花時の葉数が低温非遭遇に比べて有意に減少した。これは春化の花成誘導効果が発芽前の種子で強く現われ、催芽から幼植物体でいったん低下した後、生育段階が進んだ植物体で再度強く現われることを示している。緑体春化遺伝子であるFLCの発現程度は低温遭遇した5～7葉期植物体と発芽前種子では大きく異なっった。この結果は、種子から植物体にいたる成長段階で花成制御系が種子春化から緑体春化へ転換することを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成25、26年度の研究予定は、網羅的発現解析によって既に得ているヒメムカシヨモギ種子春化候補遺伝子95クローンから種子春化候補遺伝子を選抜すること、種子春化候補遺伝子の機能を検討するためのシロイヌナズナ系統を得ることであった。平成25年度に、低温遭遇と引き続く高温遭遇によってヒメムカシヨモギ種子ではそれぞれ発現上昇と発現低下するが、オオアレチノギク種子では発現が変化しない遺伝子を探索した結果、予想される発現パターンとよく合致する遺伝子が１クローン見いだされILS1と仮称された。平成26年度には、ヒメムカシヨモギILS1と塩基配列類似性が高いシロイヌナズナ遺伝子のT-DNAタグラインから、種子春化の機能が喪失あるいは低下したと推定される5系統が選抜された。以上のように、現在のところ当初計画のタイムラインに沿って研究が進行していると判断する。
Strategy for Future Research Activity	マイクロビーズアレイによって得られたヒメムカシヨモギの種子春化候補遺伝子ILS1は3’側部分鎖長384bpである。BLAST検索から全鎖長が900～1300bpと予想されるので、平成27年度にSMARTer 5’RACE法で全鎖長塩基解読を行う。全鎖長が得られれば、シロイヌナズナの種子春化機能喪失変異型株にヒメムカシヨモギILS1遺伝子あるいはシロイヌナズナILS1様遺伝子を導入し、種子春化の機能が相補されるかどうかを検討する。またシロイヌナズナの低温遭遇と非遭遇の種子と植物体の組み合わせでマイクロビーズアレイを行い、シロイヌナズナの方からも種子春化候補遺伝子を単離する。上記の逆遺伝学的手法に加えて、シロイヌナズナのナチュラルバリエーションから順遺伝学的手法を展開し、種子春化の突然変異型株を選抜する。以上、本研究最終年度までに、種子春化を制御する主要遺伝子を確定するとともに、その後に種子春化系全体を把握するための材料となる突然変異型株を取得する方針である。
Causes of Carryover	平成26年度に終了する予定で遺伝子の解析を外部機関に委託していたが、元のRNA品質が不十分な試料検体があったので、その検体のRNAを再度抽出する必要が生じた。その作業が平成26年度末になったことから、遺伝子解析の納品が年度をまたぐことになったため。
Expenditure Plan for Carryover Budget	すでに平成26年度に委託している遺伝子解析の納品が平成27年度になることから、次年度使用額をこの委託費として使用する。