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時系列RNA-seqデータを用いた周期発現する遺伝子群の外部刺激に対する応答解析

研究課題

研究課題/領域番号 15J12133
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 農業環境・情報工学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

東 孝信  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード概日時計 / 植物工場 / 遺伝子発現解析 / 体内時計 / レタス
研究実績の概要

当該年度の成果として,「病害に曝された場合でも,トマトの概日時計の周期性は維持された」「短い暗期刺激によるレタスの概日リズムの擾乱を確認した」「概日リズムを擾乱させた環境では,レタスの生重量が有意に低下し,ばらつきが増大した」という3点が挙げられる.
病害に曝されたトマトの葉を2時間おきにサンプリングし,時系列トランスクリプトームデータを取得した.その結果,光合成や糖代謝に関わる遺伝子の周期性は消失していたが,ストレス応答に関わる遺伝子が周期的な振る舞いを示し,概日時計の中心振動体であるTOC1やLHYといった遺伝子は周期性が維持されていることを明らかにした.このことから,概日時計の中心振動体は頑健なシステムであり,環境変動に応答して最適なアウトプットを図っていることが示唆された.
また,短い暗期刺激を用いた場合,光合成や糖代謝に関わる遺伝子だけでなく,中心振動体であるTOC1やLHYといった遺伝子の周期性も擾乱されることを明らかにした.さらに,中心振動体が擾乱される環境では,レタスの生重量が有意に低下し,そのばらつきは増大することが明らかとなった.生重量が低下する要因の1つとして,概日リズムの擾乱がある種のストレスとして作用しているのではないか?と仮説を立て,様々なストレスに応答して生成される活性酸素種の1つである過酸化水素の定量を行なった.しかしながら,生重量に関わらず過酸化水素の一過的な蓄積といった応答は確認されなかった.このことから,生重量の低下はストレスといった二次的要因ではなく,光合成能力の低下などに起因していると考えられる.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Circadian oscillation of the lettuce transcriptome under constant light and light and dark conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Higashi, Koh Aoki, Atsushi J Nagano, Mie N. Honjo, Hirokazu Fukuda
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 7 ページ: 1114-1114

    • DOI

      10.3389/fpls.2016.01114

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection of Diurnal Variation of Tomato Transcriptome through the Molecular Timetable Method in a Sunlight-type Plant Factory2016

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Higashi, Yusuke Tanigaki, Kotaro Takayama, Atsushi J. Nagano, Mie N. Honjo and Hirokazu Fukuda
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 7:87 ページ: 1-9

    • DOI

      10.3389/fpls.2016.00087

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis of plant hormone-related tomato (Solanum lycopersicum) genes in a sunlight-type plant factory2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tanigaki, Takanobu Higashi, Kotaro Takayama, Atsushi J. Nagano, Mie N. Honjo and Hirokazu Fukuda
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 号: 12 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0143412

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 短い暗期刺激がリーフレタスの生育と生重量の分布に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      東孝信,竹岡真梨,青木考,福田弘和
    • 学会等名
      生物環境工学会
    • 発表場所
      金沢工業大学(石川県野々市市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] リーフレタスの周期変動遺伝子群の検出とその機能推定(Detection of diurnal variation of transcriptome and its functional estimation in lettuce)2016

    • 著者名/発表者名
      東孝信,青木考,福田弘和
    • 学会等名
      日本植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      信州大学(長野県上田市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 周期的な暗期パルスを用いたレタスの概日時計制御環境下における生育評価2016

    • 著者名/発表者名
      東孝信,竹岡真梨,青木考,福田弘和
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 時系列RNA-Seqデータを用いたレタス遺伝子群の周期変動解析2015

    • 著者名/発表者名
      東孝信,竹岡真梨,福田弘和
    • 学会等名
      農業環境工学関連5学会2015年合同大会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Oscillatory Analysis of Circadian Gene Expression by Time-course RNA-Seq Assay2015

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Higashi, Hirokazu Fukuda
    • 学会等名
      Greensys2015
    • 発表場所
      EVORA University, Evora, Portugal
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 植物の体内時計と高品質栽培技術開発~ストレス応答のオミクス診断~2016

    • 著者名/発表者名
      谷垣悠介,東孝信,福田弘和
    • 出版者
      日本農民新聞社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 「植物工場の生産性向上,コスト削減技術とビジネス構築」2015

    • 著者名/発表者名
      福田弘和,東孝信
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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