2013 Fiscal Year Annual Research Report
細胞から個体までの全階層を繋ぐ包括的代謝制御体系「体内時計制御工学」の基盤研究
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25712029
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
福田 弘和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90405358)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 農業工学 / 植物工場 / 体内時計 / 網羅的発現解析 |
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| Research Abstract |
細胞から個体レベルに渡って植物の生理代謝を包括的に制御することを目指し、新規の学術体系である「体内時計制御工学」の創生を試みた。
研究項目１「ダイナミック多元環境条件におけるオミクス診断システム」の開発を行った。１）特殊栽培システムの設計・工事、動作の検証を行った（植物栽培機器メーカーの協力の下）。２）最新の低コスト型・超多検体RNA-seq 解析の手法を用いた、栽培・サンプリングを行った。供試植物として大葉、イチゴ、トマト、シロイヌナズナ、イネを対象に、時系列的に多検体のRNA-seq解析を行った。RNA-seq解析より、時系列トランスクリプトームを取得し、その統計解析モデリングを行った。特に、体内時刻を推定するための分子時刻表法を利用したモデリングを検討した。
研究項目２「走査型レーザー照明を用いた体内時計制御システム」の開発を行った。１）2 次元MENS スキャナーミラーを利用したRGB 半導体レーザーシステムを利用して、植物の葉における体内時計の遺伝子発現をイメージングにより解析した。細胞レベルにおける位相反転など、理論予測と一致した実験データを取得することに成功した。
２）当レーザーシステムを用いて、成長点などの特定の部位の選択的な体内時計制御による成長制御の研究を開始する。既に研究済みの「細胞ネットワークモデル」（Fukuda, Physical Review 2007 & 2012）に基づいて実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は、最新鋭の研究システムを開発し、「数万の遺伝子や数千の代謝情報を包括的に扱うための理論基盤・技術の創出」と「細胞から個体レベルまでの全階層を繋ぎ、全体として制御するための理論基盤・技術の創出」を目的に行っている。最終的には、膨大な分子診断データから細胞間・器官間の相互作用までを記述できる複合的な数理モデルを開発し、植物生産を最適化する代謝制御のための全階層型で包括的な理論体系を構築することを目指している。これらの課題は、大変敷居の高い研究目標であるが、現在の研究ペースで、研究期間内に十分に目標を達成できることが見込まれるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、複数の階層ならびに大規模なデータを扱う研究であり、データ処理の効率化をあげるための汎用的プラットフォームの整備が重要である。データ解析汎用プラットフォームの開発整備に注力する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度において残高分を試薬等に利用するしたいため。
次年度分40,488円は研究計画に従って利用予定。
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