ゲノムショックによる染色体分配異常の分子メカニズム

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25450515
• Research Institution: Osaka Kyoiku University
• Principal Investigator: 鈴木 剛 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 染色体工学 / ソマクローナル変異 / 混数性 / タバコ / 細胞分裂

Outline of Annual Research Achievements

本申請は、同じ個体において染色体数の違う細胞が混在する「混数性」について、染色体の分配異常が引き起こされる原因を分子レベルで明らかにするものである。我々が独自に明らかにしてきたタバコ植物の混数性現象について、遺伝子発現・DNAメチル化の統合的な解析を行って原因遺伝子候補を絞り込むとともに、染色体分配の動態を免疫染色などにより詳細に解析し、さらには原因遺伝子候補の発現を変化させた形質転換植物により機能を証明することを目的としている。本研究は「ダイナミックな染色体挙動」という基礎細胞遺伝学的に 重要な知見を与える他、応用的には植物育種学の分野で重要な「ソマクローナル変異の分子機構解明」の基盤を作ることかできる。本年度は、「Bisulfite sequencingによるDNAメチル化解析」と「プラスチック切片とプロイディアナライザーによる葉での混数性の確認」の2点について、主に研究を行った。
「Bisulfite sequencingによるDNAメチル化解析」については、マイクロアレイ分析での発現量の差をReal-Time PCRにより確認した遺伝子の中から、転写因子などをピックアップして行った。まだプロモーターを含め全ての領域について調べられたわけではなく、引き続き解析中であるが、現在までのところメチル化程度に差が認められているものがあり、今後２つの転写因子関連遺伝子に関して形質転換実験を行っていくことを考えている。
また、「プラスチック切片とプロイディアナライザーによる葉での混数性の確認」に関しては、染色体数を数えることができない葉組織において混数性がどうなっているのかを調べるために、核の大きさや核のDNA量に注目して解析を行った。その結果、混数性個体の葉の核では正常個体と比べて大きさやDNA量分布にばらつきが認められ、混数性は葉でも起きていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成26年度にBisulfite sequencingによるメチル化DNAの解析を行ったが、領域が大きいと多くのサンプル数をこなす必要があり、労力がかかるため、全てが終わっておらず、多少計画に遅れが生じている。しかしながら候補遺伝子は絞り込んだため、平成27年度から遺伝子導入を開始する予定である。また、平成26年度に行う予定だった「プラスチック切片とプロイディアナライザーによる葉での混数性の確認」については、予定通り順調に成果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

Bisulfite sequencingによるメチル化DNAの解析については全ての領域について解析が終わっておらず、平成27年度も引き続き実験を行っていく。それと同時に、絞り込んだ候補遺伝子について、平成27年度から遺伝子導入を開始する予定である。
遺伝子導入のコンストラクト作成については、転写因子を効率良くノックアウトする系として、埼玉大学高木優教授が開発したCRES-Tベクターを利用しようと計画中であり、高木教授からはシロイヌナズナのコンストラクトがタバコに適用できると聞いているので、まずは候補遺伝子のシロイヌナズナのオーソログについて、コンストラクトを分与していただき、遺伝子導入実験を試してみる予定である。

Causes of Carryover

Bisulfite sequencingのためのPCR・クローニング・シークエンスに関連した試薬など予定通り消費しているが、コンストラクトの作成と形質転換実験が遅れているため、分子生物学試薬について少額使用となった。従って残額は減ったが35万円ほど次年度に繰り越している。また、今年度も塩基配列決定の外部委託を行わなかったため、その他の使用が無くなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今後は形質転換実験を順次行っていくため、それに必要な物品を購入していく予定である。また、引き続きBisulfite sequencing解析を行うための分子生物学試薬・キットなどの消耗品の購入を予定している。塩基配列決定については、今後も外部委託をするほうが効率的かを随時判断しながら助成金を使用していきたい。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination. (2015)
  • Author(s): Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K. K., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 56 Pages: 663-673
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu209
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plant omics data center: an integrated web repository for interspecies gene expression networks with NLP-based curation. (2015)
  • Author(s): Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Matsumura, H., Sasaki, Y., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yokoyama, K., Yano, K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 56 Pages: e9
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu188
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] The effect of helium plasma-treatment during pollination of Brassica species. (2015)
  • Author(s): Nabemoto, M., Ichinoseki, R., Sato, M., Tanno, C., Masuko-Suzuki, H., Sakazono, S., Suwabe, K., Suzuki, G., Ito, Y., Hidema, J., Takahashi, K., Ando, A., Watanabe, M.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Data mining in Plant Omics Data Center suggests conserved gene expression networks of molecular chaperone and protein disulfide isomerase genes in different organs. (2015)
  • Author(s): Kudo, T, Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., YokoyamaK., K., Aya, Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Comparative transcriptome analysis between pre- and post-pollination in Arabidposis thaliana. (2015)
  • Author(s): Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Mikako Sone, Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K.K., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Establishment of Dynamic Imaging of Pollination in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • Author(s): Matsushima, M., Ando, M., Matsuda, T., Nabemoto, M., Sone, M., Hiroi, K., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] CA Plot Viewer and Plant Omics Data Center: A GUI-based Tool for Gene Expression Network Construction and an Integrated Web Repository for Interspecies Gene Expression Networks with NLP-based Curation. (2014)
  • Author(s): Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki,S., Kudo, T., Matsumura, H., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Aoki, K., Kubo, Y., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yano, K.
  • Organizer: The 12th International Symposimu on Rice Functional Genomics
  • Place of Presentation: Tucson, USA
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] ラン科植物Rhynchostylis属とNeofinetia属の細胞遺伝学的解析のためのBACライブラリー構築. (2014)
  • Author(s): 松葉篤，藤井美樹，鈴木剛，山本真紀，向井康比己
  • Organizer: 染色体学会第65回年会
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2014-10-24 – 2014-10-25