針葉樹心材ノルリグナン生合成遺伝子の同定

• Project/Area Number: 22K20593
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0603:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 山村 正臣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (00948367)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 遺伝子発現 / 心材形成 / 心材成分 / ノルリグナン / スギ

Outline of Research at the Start

針葉樹心材ノルリグナン類は心材部における抗菌活性成分であるとともに、スギ黒心問題の原因物質でもあることも知られている。心材形成と連動して心材ノルリグナン類が蓄積することから、心材ノルリグナン生合成機構の解明が、心材形成機構解明の緒となると期待されている。将来的な心材形成関連遺伝子群の全貌解明、黒心問題の解決、高耐朽性木材を産生する植物の育種に向けた基礎研究として、本研究では心材形成時の遺伝子発現の網羅解析により、針葉樹心材ノルリグナン生合成遺伝子をスギから初めて同定する。

Outline of Annual Research Achievements

前年度までに市販のRNA抽出キットを用いた木材（特に心材及び移行材）からのRNA抽出が困難であることを確認したため、2023年度には主に樹木の心材及び移行材からのRNA調製法の検討を実施した。一般に木材の特に心材部は死細胞で占められており、生命活動がない部分である。そのため、わずかに生き残った細胞の遺伝子を得なければならず、市販RNA抽出キットに用いる試料量の約100倍に相当する試料量に対してCTAB法を用いてRNAの抽出作業を実施し、その後、市販のRNA精製キットを使用して純度の高いtotal RNAを得ることに成功した。サンプリング時期の異なる2種のスギ（冬1月、夏9月）からそれぞれ5部位（心材、移行材、辺材内側、辺材外側、葉）の計10検体から total RNA の抽出に成功し、全RNAサンプルについてRNA-seqを実施した。想定した通り心材や移行材では得られたデータ量が少なく、辺材や葉などでは十分なデータ量を得た。本データについては現在、de novoアセンブリ、マッピング、アノテーション等の解析を実施中である。
研究期間全体を通じ、スギ木材の心材・移行材・辺材からの粗酵素調製液の調製方法の確立、total RNA 抽出方法の確立、また次いで、得られたtotal RNAを用いたRNA-seqによりスギ木材、特に心材部からも遺伝子発現データの取得に成功した。さらに、スギ種子から無菌的にスギ実生を育成し、次いで同個体からカルスの誘導に成功した。現在、液体震盪培養にて増殖させている状況であり、今後、本スギカルスからも同様にRNA-seqのデータを得る準備を整えた。