幹細胞におけるゲノムの安定性と可塑性に関する研究

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
• Project/Area Number: 18H04848
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 遠藤 真咲 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 主任研究員 (40546371)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: DNA損傷 / 茎頂分裂組織

Outline of Annual Research Achievements

正確なゲノム情報を後代に伝えることは、種の保存にとって重要である一方、環境の変化に対応するには、適度に遺伝情報が異なる腋芽等の新生組織や後代を作出してゲノムの多様性を確保することが有効であるともいえる。本研究では植物の生存戦略にとって重要な茎頂幹細胞のDNA損傷応答を詳細に解析することで、幹細胞性の維持機構および、遺伝的多様性につながるゲノムの可塑性を明らかにする。
研究材料として、茎頂特異的かつ誘導的にDNA損傷を誘導するために、茎頂特異的発現を示すCLAVATA3 (clv3) promoterで制限酵素TaqIをドライブするコンストラクトを形質転換したシロイヌナズナを作成した。TaqIは4塩基認識かつ、65℃を至適温度とする制限酵素であり、TaqIを発現しているシロイヌナズナを24時間37℃の環境下におくことで変異源として機能することが報告されている。上記の形質転換体を22℃で4週間生育させたのち、37℃のインキュベーターに移し、24時間後に茎頂近傍、葉に分けてサンプリングを行ったのち、RNAを抽出し、RNA sequencingを行なった。対象区として、37℃処理を行なった野生型、37℃処理を行わない形質転換体のRNA sequencingも行い、サンプル間の遺伝子発現を比較したところ、TaqIの活性化処理を行なった茎頂では、BRCA2やCycB1;1といった、DNA損傷により発現誘導がかかる代表的な遺伝子に加えて、異なるグループに属する転写因子も発現が変動していることが明らかとなった。
37℃処理を行なった形質転換体の次世代植物のwhole genome sequencingにおいて、有意な変異の増加は認められなかったが、DNA損傷処理を行うタイミングや、DNA損傷の程度を変えて再解析を行う予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。