栽培オオムギの地域適応を紐解く数理モデルの構築

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 25119716
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 最相 大輔 岡山大学, その他部局等, 助教 (90325126)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: オオムギ / 開花制御 / 数理モデル / 地域適応

Research Abstract

本研究では，オオムギの開花時期制御の鍵となる遺伝子（低温要求性・日長反応性）の発現量の季節変化を追跡し、気温・日長データと合せて解析することにより，地域毎に分化したオオムギ系統毎に，開花時期制御の数理モデル構築と変動環境下における開花予測を目的とする．
(1) 温度操作実験系を用いた開花制御遺伝子群の発現モニタリング：
本年度は開花制御遺伝子の発現動態の解析を開始した．集団構造に基づいて選定した9系統を材料に， 0-5週間の低温処理（4，10，15，20℃）を施した後，長日（16時間）日長処理区をグロースキャビネットで設定し，低温処理終了時点（0日）から3ヶ月間，二週間毎のサンプリングを継続中である．
（2）圃場栽培条件下における開花制御遺伝子群の発現モニタリング：
申請者が圃場栽培実験を実施する岡山大学資源植物科学研究所（倉敷市）の慣行栽培は，11月下旬播種，5月下旬収穫である．既にサンプリング，RNA抽出を完了しているH24-H25シーズンの圃場サンプルに加えて，2シーズン目の圃場サンプルとしてH25-H26の圃場栽培条件での発現モニタリングに向けて，平成25年11月に解析用の系統を播種し定期サンプリングを実施している．解析には(1)で選定した9系統を供試する．これらを材料に，2月上旬から5月末までの約20週にわたって圃場で1週間毎に定期サンプリングを継続中である．
並行して，発現モニタリング実験に用いる系統のi) 春化要求性遺伝子, ii) 日長反応遺伝子のリシークエンス解析を実施し，qRT-PCRによる発現解析の準備に着手している．本研究では，（１）で> 5,000サンプル，（２）では約500サンプル／シーズンが解析対象となるため，解析単価の低コスト化は必須である．今年度は，実験の各ステップにおける小規模化を試み，低コスト化の実現に向けた実験系の最適化にも取り組んでいる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

特に，（１）温度操作実験系の構築（人工気象機の選定や，条件設定）や実験系の低コスト化に時間を要したため．

Strategy for Future Research Activity

基本的には当初の計画書通り，研究を進める．次年度は，実験系の小規模化を実現し低コスト化した実験系を駆使して，対象とする発現データの取得を速やかに進め，数理モデル構築，圃場データに基づく開花予測解析に注力する．