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変動する野外環境下における植物環境記憶の定量方法の開発

公募研究

研究領域植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
研究課題/領域番号 16H01473
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関龍谷大学

研究代表者

永野 惇  龍谷大学, 農学部, 講師 (00619877)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワードトランスクリプトーム / 環境応答 / イネ / RNA-Seq / 植物 / 情報工学 / モデリング
研究実績の概要

昨年度に、野外のような変動環境下におけるトランスクリプトームデータと気温などの環境データを統計モデリングによって解析するためのRのパッケージを開発し、CRANから公開した(パッケージ名:FIT)。今年度は、このパッケージの利用例として、圃場で栽培したイネの時系列発現パターンの遺伝的多型の解析を行った。コシヒカリ/タカナリ染色体断片置換系統群を栽培し、栽培期間をカバーする16セットの2時間おき24時間サンプリングを行い、約1000サンプルのトランスクリプトームデータを得た。コシヒカリ背景の系統のデータ、タカナリ背景の系統のデータからそれぞれ、気温などの環境データ時系列から時系列発現パターンを記述するモデルを系統ごとに得た。両モデルから得られる予測発現量時系列の比較から、圃場環境下において系統間で異なる時系列発現パターンを示す遺伝子を同定した。さらに各染色体断片置換系統のジェノタイプを考慮した解析を行うことで、系統間の時系列発現パターンの違いの原因となっているゲノム領域を遺伝子ごとに同定することができた。さらに、モデルのパラメータから温度記憶などの影響の系統間差を解析する方法を検討し、予備的な結果を得た。また、PCから温度、光などを制御可能なインキュベータを用いて、1日ごとにランダムに温度が変動する環境下で栽培した植物体を用いて約100サンプルのトランスクリプトーム解析を行った。このように時間方向に無相関な環境における温度応答を解析することで、変動環境下で過去どれだけの時間の温度が影響しているかを、より厳密に定量することが可能となると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 巻頭言 植物ー微生物の見えない相互作用を観る:現在と未来2017

    • 著者名/発表者名
      永野惇、佐藤昌直
    • 雑誌名

      植物科学の最前線

      巻: 8 号: A ページ: 1-3

    • DOI

      10.24480/bsj-review.8a1.00106

    • ISSN
      2432-9819
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 野生植物とウイルスの見えない相互作用をRNA-Seqで観る2017

    • 著者名/発表者名
      神谷麻梨、永野惇、本庄三恵、工藤洋
    • 雑誌名

      BSJ-Review

      巻: 8A ページ: 12-21

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FIT: Statistical modeling tool for transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Iwayama K., Aisaka Y., Kutsuna N., Nagano A.J.
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: - 号: 11 ページ: 1672-1680

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btx049

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Genomic dissection and prediction of transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi J. Nagano
    • 学会等名
      Plant and Animal Genome Conference XXVI
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genomic dissection and prediction of transcriptome dynamics under fluctuating field conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi J. Nagano
    • 学会等名
      In natura workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 田んぼのイネの”気持ち”を知りたい:情報科学への期待2018

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      第19回 情報学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How transcriptome reflects fluctuations in biotic and abiotic environments in the field2017

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      分子微生物科学セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Field transcriptomics: Integration of transcriptomics and meteorology2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi J. Nagano
    • 学会等名
      The 33rd annual meeting of the International Society of Chemical Ecology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 野外トランスクリプトミクスでつなぐ、ゲノム、気象、表現型2017

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      日本作物学会・第243講演会
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 野外トランスクリプトミクスから分子生物学と農業気象の接点を探る2017

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      日本農業気象学会2017年全国大会
    • 発表場所
      北里大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 気象とトランスクリプトームの解析からみる野外での植物の温度応答2016

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      Biothermology Workshop - 生命システムの熱科学 -
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 野外トランスクリプトミクスでつなぐ、ゲノム、気象、表現型2016

    • 著者名/発表者名
      永野惇
    • 学会等名
      2016年植物科学シンポジウム「植物科学とイノベーション」
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] トピックモデルを用いた遺伝子情報推定装置2017

    • 発明者名
      岩山幸治, 永野惇
    • 権利者名
      岩山幸治, 永野惇
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-033381
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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