| 研究課題/領域番号 |
21H04728
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
中区分39:生産環境農学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 横浜市立大学 |
|---|
研究代表者 |
辻 寛之 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (40437512)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2024年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2023年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2022年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2021年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
|
|---|
| キーワード | フロリゲン / メリステム / イネ / 花成 / 茎頂メリステム / フロリゲン活性化複合体 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
生殖成長相の全過程におけるフロリゲンの分布とその変化を一細胞解像度3Dイメージングで解明する。またフロリゲンの分布変化に伴って変化する下流の標的遺伝子の発現や植物ホルモンの応答を一細胞解像度で解明する。さらにフロリゲンの特徴的な分布である濃度勾配について、その機能と形成メカニズムを解明する。
独自に開発した茎頂メリステムの微細単離・解析技術を最大限活用し、遺伝子発現の制御に直結するクロマチンのアクセシビリティと核内DNAの立体配置をフロリゲンの到達前後の茎頂メリステムで解明する。メリステムのエピゲノミクスの全情報を統合解析し、フロリゲンによる核内変化と遺伝子発現制御の全容を解明する。
|
| 研究実績の概要 |
フロリゲン(FTタンパク質)は、葉で合成され茎の先端(茎頂メリステム:花芽形成される部位)に輸送され、標的細胞において転写因子を含む複合体を形成し 核移行することで、クロマチン構成を介した転写活性化能を発揮する。フロリゲンの活性発現を適切に制御できると作物の開花時期や結実数を最適化できるた め、その詳細な作用機序の解明が望まれている。これを踏まえ、本研究の目的は、1)茎頂メリステムで適切な数の花芽を作るために局所濃度分布を形成する機 構、及び2)核内クロマチン環境を介して多数の遺伝子発現を制御する機構を解明することである。
本年度は植物ホルモン多重レポーター系統のイメージング、フロリゲンの3Dイメージング、変異型フロリゲン発現系統のイメージングを実施した。並行して、茎頂メリステムのRNA-seqからみいだした植物ホルモン情報伝達の新規標的遺伝子の機能解析も進めた。また茎頂メリステムにおけるエピゲノム解析においてシーケンシングまで実施した。植物ホルモン多重レポーター系統のイメージングでは、これまでに作成したオーキシンとサイトカイニンのレポーター系統、及び多重レポーター系統の詳細な観察を行った。観察により、オーキシンとサイトカイニンの空間的な関係が初めて明らかになり、さらに成長相転換によってこの関係がどのように変動するのかも明らかにした。フロリゲンの3Dイメージングと変異型フロリゲン発現系統のイメージングでは、顕微鏡技術をさらに高度化した事によりフロリゲンが茎頂メリステム内部で偏った局在を示すことを解明した。さらにこれを撹乱する変異型フロリゲンをイメージングにより見出した。茎頂メリステムにおけるエピゲノム解析では、昨年度確立した大量のメリステムサンプリングに続いて微量クロマチンの精製とライブラリ調製方法を確立した。これにより必要なシーケンシングを実施した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は植物ホルモン多重レポーター系統のイメージング、フロリゲンの3Dイメージング、変異型フロリゲン発現系統のイメージングを実施した。並行して、茎頂メリステムのRNA-seqからみいだした植物ホルモン情報伝達の新規標的遺伝子の機能解析も進めた。この因子が花序における枝と花の転換を制御することを見出した。植物ホルモン多重レポーター系統のイメージングでは、これまでに作成したオーキシンとサイトカイニンのレポーター系統、及び多重レポーター系統の詳細な観察を行った。観察により、オーキシンとサイトカイニンの空間的な関係が初めて明らかになり、さらに成長相転換によってこの関係がどのように変動するのかも明らかにできた。一細胞解像度によるこれらの観察がイネで実施されたのは初めてである。フロリゲンの3Dイメージングと変異型フロリゲン発現系統のイメージングでは、顕微鏡技術をさらに高度化した事によりフロリゲンが茎頂メリステム内部で偏った局在を示すことを解明した。さらにこれを撹乱する変異型フロリゲンをイメージングにより見出した。フロリゲンにおいて茎頂メリステム内部の分布を制御するメカニズムに迫ることができた。茎頂メリステムにおけるエピゲノム解析では、昨年度確立した大量のメリステムサンプリングに続いて微量クロマチンの精製とライブラリ調製方法を確立した。Novaseqによるシーケンシングを実施したので、今後はこれらの情報解析をすすめる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
茎頂メリステムのイメージングでは、植物ホルモンとフロリゲンの相互作用をイメージングから解析する。また、植物ホルモンの重要な新規標的遺伝子についてもレポーター系統が完成したのでこれの観察を進める。
茎頂メリステムにおけるエピゲノム解析においては、大量サンプリングと微量クロマチン精製、微量クロマチンによるライブラリ調製とシーケンシングが完了したので、この情報解析をすすめる。
|
