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2014 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

Research Project

Project/Area Number 25712029
Research InstitutionOsaka Prefecture University

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)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords農業工学 / 植物工場 / 体内時計 / 網羅的発現解析
Outline of Annual Research Achievements

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」を創生することを試みた。
2年目となる平成26年度での成果は以下の通りである。
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:1)前年度と同様に、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・サンプリングを行い、最終的に「超多検体RNA-seqのデータベース」を作成した。2)膨大な遺伝子発現データを処理する「ODMEモデル」、体内時計の活動を記述する「分子ネットワークモデル」に1)の超多検体RNA-seqのデータベースを利用した。供試植物として、大葉、レタス、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。統計解析ならびにモデル構築を試みた。
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:1)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実証実験を行った。2)得られた実験結果を利用して、「細胞ネットワークモデル」の改良を行った。これらの成果を論文として取りまとめ、投稿準備を行った。
これらの研究成果を踏まえて、最終年度となる平成27年度においては、「3つのモデル(分子ネットワークモデル、細胞ネットワークモデル、ODMEモデル)の統合による体内時計制御工学の構築」を目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole 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。
2年目において、大葉、レタス、トマトを主としたRNA-seq解析の実験・解析環境ならびにデータベースも十分に構築できた。細胞間ネットワークモデルについても、新たな展開を得た。3年目においては分子ネットワークモデルの構築も十分に達成でき、3つのモデルの統合が十分に期待できるため。

Strategy for Future Research Activity

2年目において、大葉、レタス、トマトを主としたRNA-seq解析の実験・解析環境ならびにデータベースも十分に構築できた(ODMEモデル構築)。細胞間ネットワークモデルについても、新たな展開を得たが、3年目においては分子ネットワークモデルの構築に注力する必要がある。また、当初計画に従い、3つのモデルの統合について注力する必要がある。

Causes of Carryover

試薬等の次年度購入に利用するため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

試薬等の次年度購入に利用する。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Growth under Non-24 h Period Lighting Conditions in Lactuca sativa L.2015

    • Author(s)
      Takanobu Higashi, Shuhei Nishikawa, Nobuya Okamura and *Hirokazu Fukuda
    • Journal Title

      Environmental Control in Biology

      Volume: 53 Pages: 7, 12

    • DOI

      10.2525/ecb.53.7

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phase Response of the Arabidopsis thaliana Circadian2015

    • Author(s)
      Takayuki Ohara, Hirokazu Fukuda, Isao T. Tokuda
    • Journal Title

      Journal of Biological Rhythms

      Volume: 30 Pages: 95, 103

    • DOI

      0.1177/0748730415576426

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Collective Synchronization of Circadian Rhythms in Germinating Plants by Temperature Fluctuations.2014

    • Author(s)
      Ryuta Udo, Shogo Moriyuki, Kazuya Ukai, Hirokazu Fukuda
    • Journal Title

      Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers

      Volume: 31 Pages: 123, 126

    • DOI

      10.11322/tjsrae.14-26PF_OA

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] RNA-seqとLC-Orbitrap-MSによる大葉の概日リズム解析.2014

    • Author(s)
      福田弘和,東 孝信,有働龍太,三浦孝江
    • Organizer
      日本生物環境工学会 2014東京大会
    • Place of Presentation
      明治大学 駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] 時系列RNA-seqデータを用いたトマトにおける体内時刻の推定.2014

    • Author(s)
      東 孝信,高山弘太郎,福田弘和
    • Organizer
      日本生物環境工学会 2014東京大会
    • Place of Presentation
      明治大学 駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] "フリルアイス発芽初期のクロロフィル蛍光にみられる概日リズムの振動性解析.2014

    • Author(s)
      守行正悟,福田弘和
    • Organizer
      日本生物環境工学会 2014東京大会
    • Place of Presentation
      明治大学 駿河台キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] 植物における概日時計細胞集団の光による制御.2014

    • Author(s)
      福田 弘和
    • Organizer
      第36回光医学・光生物学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2014-07-25 – 2014-07-25
  • [Presentation] 植物概日時計における振動子集団の外力応答2014

    • Author(s)
      福田 弘和
    • Organizer
      "電子情報通信学会 第10回複雑コミュニケーションサイエンス時限研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2014-05-19 – 2014-05-19
  • [Remarks] 大阪府立大学大学院 工学研究科 バイオプロダクション工学研究室

    • URL

      http://www.bioproduction-opu.info/

  • [Remarks] 大阪府立大学大学院 工学研究科 バイオプロダクション工学研究室

    • URL

      http://www.me.osakafu-u.ac.jp/bioproduction/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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