2014 Fiscal Year Research-status Report
クローナル植物の繁殖戦略におけるエピジェネティックス機構の解明
| Project/Area Number |
26840148
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
荒木 希和子 立命館大学, 生命科学部, 助教 (30580930)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | クローナル植物 / 野生植物 / エピジェネティック変異 / DNAメチル化 / 生育環境 / 環境応答 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
エピジェネティック変異は，遺伝的変異や生育地環境の影響を受けて遺伝子発現に作用し，表現形質にも変化をもたらす．特にクローナル植物における，遺伝的変異を伴わないクローン株では，エピジェネティック変異が野外での変動環境への迅速な応答メカニズムとして役割を果たしていることが考えられる．またクローン繁殖（体細胞由来）の個体でのエピジェネティック状態の継承は，種子繁殖（生殖細胞由来）による個体とは異なると考えられる．そこで本研究は「クローナル植物の繁殖戦略におけるエピジェネティックス機構の解明」を行うことを目的として行っている．
はじめにアブラナ科のクローナル植物であるハクサンハタザオ(Arabidopsis halleri)のクローン株を光強度の異なる環境下（明・暗）で栽培し，その表現型の違いを観察した．2条件間では同一クローンであっても開花数や葉数，葉の質感などが異なっていた．次に，バイサルファイトシーケンス分析とそのデータ解析を行い，クローン株間でのエピジェネティック変異（DNAメチル化の違い）や変異した遺伝子領域の特定を進めている。
そして、様々な環境要因の影響に対するエピジェネティックな変化を調べるため，（１）性質の異なる土壌（石灰岩性・非石灰岩性）に生育するハクサンハタザオの相互移植，（２）ALA肥料を添加した土壌（有・無）でのイチゴのクローン株の栽培，（３）水分環境の異なる土壌（乾燥・水没）でのCardamine flexuosaのクローン株の栽培を行った．栽培した植物について，成長の記録とメチル化分析に用いる葉のサンプリングを行っている．
さらに，これらの環境への応答に関わるエピジェネティック変異の次世代への継承を調べるため，クローンと種子による子孫株の取得を行っている．サンプリングした葉はDNAメチル化の分析に供し，エピジェネティック変異の特定を行っていく予定である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
光環境応答に関する実験でのハクサンハタザオ（葉サンプル）のバイサルファイトシーケンス分析は別予算で行ったため，当初の予定に先行してすでにデータ解析を行っている．また，当初の計画に加えてCardamine flecuosaでの実験も設定し，３植物種・４条件下での栽培実験を開始した．したがって，一部の実験は計画以上に進行した．しかし，新たに栽培を開始した実験系に関しては，栽培に必要な個体数の確保が困難であったり，生育が十分でなかったため，分析に供するサンプルが十分量確保できず，本年度のバイサルファイトシーケンス分析が行えなかった．また産休に伴い，予定していたデータ解析の進行が遅れ気味になった．ゆえに，全体として少し進行が滞っている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
栽培しているハクサンハタザオとC. flecuosaのうち，植物の生育の良い方のクローン株を用いてバイサルファイトシーケンスを行う．また，すでに分析を終えているハクサンハタザオでのデータ解析の結果から，個体の比較に十分な数だけメチル化変異領域を特定できた場合は，メチル化特異的PCR解析(MSP)や遺伝子発現解析などをより詳細に行うこととする．DNAメチル化の分析手法は，飛躍的に進展しているため，できるだけ精度の高い実験方法を試みたい．また，交配処理により種子の採取を行うが，結実や発芽が十分でない場合は実験数を減らすなどの対策をとることで効率良く実験を進めていく予定である．
|
| Causes of Carryover |
バイサルファイトシーケンス受託分析の予算を計上していたが，分析に供するために栽培する植物を必要個体数だけ採集することが困難であった．さらに，植物の生育が良くなかったことから，分析に供する葉サンプルを十分量確保できず，本年度に受託することができなった．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
分析に必要な量と質の葉サンプルを確保し，分析に供する．バイオインフォマティシャンに協力を依頼し，効率良くデータ解析を行う．既存の分析データの解析結果から，次の実験の遺伝子領域やプライマー設計領域を設定し，特定遺伝子領域でのDNAメチル化についての実験を進める．
|
