昼咲き種と夜咲き種における花時計遺伝子の比較と光の影響の解明

• 研究課題/領域番号: 22K06363
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分45030:多様性生物学および分類学関連
• 研究機関: 麻布大学
• 研究代表者: 新田 梢 麻布大学, 生命・環境科学部, 特任助教 (60589448)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 開花時間 / 時計遺伝子 / 時間生物 / 概日リズム / 光受容 / ゲノミクス / トランスクリプトーム / RNA-Seq / 夜咲き

研究開始時の研究の概要

朝に開花する昼咲き種のハマカンゾウと、夕方に開花する夜咲き種のキスゲについて、植物の概日リズムを制御する時計遺伝子を候補に遺伝子配列や遺伝子発現のパターンを比較する。
さらに、花における光の影響も調べることで、開花時刻が異なるハマカンゾウとキスゲにおいて、花の開花時刻を制御する「花時計」の仕組みを明らかにする。

研究実績の概要

1日のうちの決まった時刻に花が開花することが知られている植物も多い。生物の分類体
系の基礎を築いたとして有名なカール・フォン・リンネは、1日の決まった時刻に花が開いたり、閉じたりする植物を、時刻の順に並べた「花時計」というアイデアも考案した。開花する時間帯が違う場合、違う種類の虫が花を訪れることが多い。花を訪れた虫が花粉を運ぶため、花の開花時間は、繁殖や生殖隔離に影響を及ぼす重要な形質である。ハマカンゾウは朝に開花し、夕方に閉花する昼咲き種で、昼行性のアゲハチョウ類に送粉される。一方、キスゲは夕方に開花し、翌朝に閉花する夜咲き種で、夜行性のスズメガ類に送粉される。開花時間の違いが、対照的な花形質の進化に重要な役割を果たし、開花時刻の制御に概日リズムが関与していると示唆されている。
先行研究や予備実験から、ハマカンゾウとキスゲでは、花組織(つぼみ)の段階から、開花時刻を制御する「花時計」の仕組みが異なる可能性が出てきた。本研究では、開花時刻が異なるこれら2種において、植物の概日リズムを制御する時計遺伝子群を候補に、「花時計遺伝子」を比較し、花組織における光の影響を解析することで、「花時計」の仕組みを明らかにすることを目的としている。2022年度は、光条件の違いによってハマカンゾウの開花・閉花時刻パターンに違いが生じることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

実験設備の整備が不十分だったため、実験にやや遅れが生じている。また、研究材料のうち、キスゲが充分に生育せずに、栽培個体のほとんどが開花に至らず、２０２０年の夏には、光の影響を調べる実験を実施することができなかった。

今後の研究の推進方策

今後は、実験設備の整備を進め、実験を速やかに軌道にのせる。実験が遅れていたキスゲの光の影響を調べる実験を実施し、成果を学会や論文で報告する。