| 研究課題/領域番号 |
23K26874
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| 補助金の研究課題番号 |
23H02181 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39010:遺伝育種科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
伊藤 純一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30345186)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2027年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2026年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2025年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | イネ / 葉 / 形態形成 / 遺伝学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イネは他のイネ科作物と異なり、温暖湿潤環境に適応した様々な形態的特異性を持ち、イネにおける日本での生育特性の優位性には、葉における3つの形質(高い気孔密度、葉肉細胞の特殊化、通気組織の分化)が関わっていると考えられる。しかし、これらの形質がどのような遺伝子の働きによって実現しているのかについての知見はほとんど得られていない。本研究ではイネを用い「気孔の分化パターンを制御する遺伝子の解析」「葉肉細胞の分化を制御する遺伝子の解析」「葉の通気組織分化を制御する遺伝子の解析」の3つの解析を行い、イネが日本の主食を支える作物として優位性を確立できた遺伝的背景を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
気孔の分化を制御する遺伝子の解析においては、イネPOLAR遺伝子の機能について解析を行った。発現解析の結果、３つのイネPOLAR遺伝子のうちOsPOLAR1はイネ科の気孔に特徴的な副細胞の母細胞に特異的に発現することが明らかになった。一方、OsPOLAR2 は孔辺母細胞を分化すると考えられる未分化な表皮細胞列に特異的に発現し、OsPOLAR3 については特異的な発現パターンは見られなかった。3 つのOsPOLAR 遺伝子の多重変異体を CRISPR/Cas9によるゲノム編集により作出した。その結果、ospolar1/2/3 三重変異体は異常な形状の副細胞を形成することに加えて、気孔列内における細胞の分化パターンに異常を示すことが明らかになった。OsPOLAR1, 2, 3 遺伝子間の機能分化を明らかにするために、それぞれの単独変異体、多重変異体の表現型を観察したところ、ospolar1 単独変異体で副細胞の異常が、ospolar2 単独変異体で細胞の分化パターンに異常を示した。また ospolar1/2 の二重変異体で副細胞の形状異常の頻度が増加した。一方、ospolar3 はいかなる組み合わせでも表現型に変化を与えなかった。これらのことからOsPOLAR1 は副細胞の形成過程に、OsPOLAR2 は気孔列内における細胞の分化パターンの決定と副細胞の形成過程の両方に機能を持つことが示唆された。葉の通気組織分化を制御する遺伝子の解析においては、通気組織の分化予定領域に特異的に発現する転写因子遺伝子について、パラログを含む遺伝子の多重変異体を作成した。その結果、通気組織のサイズに異常が見られる個体が出現した。このことから、これらの遺伝子は通気組織の分化に関与する可能性が示された。
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| 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
気孔の分化を制御する遺伝子の解析においては、ゲノム編集個体において明確な表現型が見られ、遺伝子間の機能分化も明らかにできた。葉の通気組織分化を制御する遺伝子の解析においては、着目している遺伝子の機能破壊個体が得られ、通気組織に異常が見られることが明らかとなった。一部の解析においては優先順位を下げているものもあるが、総合的には概ね順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、昨年度順調に推進できた気孔の分化と葉の通気組織分化に関する遺伝子の解析をさらに発展させるとともに、優先順位を下げていた葉肉細胞の形態形成に関する解析を進める予定である。
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