2015 Fiscal Year Research-status Report
Development of disease resistant plants by artificial orientation of epigenetic mutation.
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26450054
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
小林 一成 三重大学, 生命科学研究支援センター, 教授 (90205451)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | イネ / いもち病 / 防御応答 / DNAメチル化 / 耐病性育種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物が病原菌や害虫からの攻撃にさらされると、獲得された抵抗性が後代の植物に伝達される現象が、最近の研究から明らかになってきた。本研究は、植物ゲノムDNAのメチル化状態を人為的に方向づけることによる実用的な耐病性植物作出の可能性を探ることを目的としている。今年度は、研究計画に基づき、以下のような成果を得た。
（１）プロベナゾール（50または150μM）をカルス誘導培地のみ（50-0および150-0系統）カルス再生培地のみ（0-50および0-150系統）あるいはその両方（50-50および150-150系統）に添加し、カルスから独立に再生された5～10系統を得た。これらの系統群およびプロベナゾールを添加せずに得た対照系統群（0-0系統）について、いもち病抵抗性の強さを検討した結果、プロベナゾール処理した再生系統はいずれも有意ないもち病抵抗性を示した。さらに、これらの系統の第２代および第３代も初代と遜色ないいもち病抵抗性を示すことが明らかになった。これらの結果は、カルスをプロベナゾール処理することによりいもち病抵抗性イネを作出することが可能であり、この抵抗性は世代を超えて安定的に遺伝することを強く示唆した。
（２）バイサルファイト・NGS 法を用いて、プロベナゾール処理下で得た再分化イネ系統（150-0系統）のゲノム全体におけるメチル化状態を野生型の日本晴および対照系統（0-0系統）と比較した。この結果、150-0系統に特有のDNAメチル化パターンが見出され、いもち病病害抵抗性に関与することが良く知られている転写因子のイントロンに顕著なメチル化が認められた。この転写因子はスプライシングバリアントの発現により防御応答を正に制御するか負に制御するかが決定されるため、このメチル化変化がいもち病抵抗性に決定的に重要な役割を果たす可能性が示唆された。
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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
本研究の目的は、DNAメチル化などのエピジェネティックな状態を人為的に方向づけ、耐病性育種に利用できる可能性を探ることにある。プロベナゾール処理下で得られた再生個体は、３代目までは耐病性表現型が持続されることから、この方法によって獲得された耐病性が安定的に遺伝することが強く示唆された。この結果は、本研究の根幹である「エピジェネティック変異の人為的方向づけ」による耐病性育種が可能であることを示しており、今年度中に達成すべき最も重要な成果が得られたと言える。
さらに、今年度の研究から、この「エピジェネティック変異の人為的方向づけ」による耐病性に直接かかわる可能性が高いDNAメチル化変化を見出したことから、この現象のメカニズムを説明する上で極めて有力な手掛かりが得られたと言える。
以上の通り、本年度に実施した研究は概ね計画通りに進行しており、得られた研究成果は本研究の最終的な目標に向けて順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、昨年度得られた４代目イネの種子を用い、今年度と同様の方法により再生イネ個体のいもち病抵抗性を調査する。また、その後も調査を継続するために、圃場において再生個体後代の栽培も続行する。
さらに、プロベナゾール処理下で得られた再分化イネ個体においてメチル化状態が著しく変化した防御関連遺伝子について、150-0系統以外の系統や各世代の植物におけるメチル化状態とスプライシングバリアントの発現を解析する。これらに加え、次世代シーケンサーによって遺伝子発現を網羅的に解析し、DNAメチル化状態、ヒストン修飾状態および遺伝子発現との相関を検討する。
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| Causes of Carryover |
ごく少額の３５円が端数として生じたものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ごく少額であるため、次年度には確実に使用できる。
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