乾燥回避に寄与するイネ根系の表現型可塑性をもたらすエピジェネティック制御

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04435
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 犬飼 義明 名古屋大学, 農学国際教育協力研究センター, 准教授 (20377790)
• 研究分担者: 高橋 実鈴 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (20738091) ; 兒島 孝明 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (40509080)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 植物遺伝育種学 / ストレス / エピジェネティクス / イネ / 根系形成

研究実績の概要

イネの耐乾性を高める上では、側根と呼ばれる分枝根の発達を促すことが有効であり、これは側根のメルステムサイズの増大により可能となる。本研究は、イネの側根メリステムサイズのエピジェネティック制御機構を明らかにし、根系形態改良に向けた育種基盤の確立を目指す。本年度は主に、ストレス応答時における側根メリステムサイズのエピジェネティック制御に関わる制御因子群の同定に向け、ChIP-Seq、およびRNA-Seq解析の予備試験を行った。
まず、浸透圧ストレスの有無により栽培したイネ幼植物の根をサンプリングし、ホルムアルデヒドによるDNA-タンパク質の華僑、超音波によるDNAの断片化、および対象とするヒストン修飾抗体を用いたクロマチン免疫沈降を行い、標的DNA断片を精製した。同様に、根からRNAも抽出し、精製した。その後、これらのDNA、およびRNAを対象に次世代シーケンサーにより塩基配列を決定し、イネのリファレンスゲノム上にマッピングした。本年度はこれらを繰り返し行うことにより、本解析の条件を確定するに至った。

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

上述のように、本年度はストレス応答時における側根メリステムサイズのエピジェネティック制御に関わる制御因子群の同定に向け、ChIP-Seq、およびRNA-Seq解析の条件を確定するに至った。本研究課題において、研究スタート時から直ぐに超音波ホモジェナイザーやマイクロ高速冷却遠心機といった備品を揃えることができ、機器が制限要因となることなしに順調に解析を進められた。また、実験系の確立、および得られたデータの解析も、共同研究者の高橋、および兒島により迅速、かつ適切に進めることが可能であった。

今後の研究の推進方策

次年度は、ChIP-Seq、およびRNA-Seq解析を駆使し、ストレス応答時における側根メルステムサイズのエピジェネティック制御に関わる制御因子群の同定を目指す。これにより候補とあがった因子群を対象に、in situ hybridization、プロモーターGUS解析等により、側根形成部位での発現パターンを解析する。その際、ストレス処理による発現性の変化についても詳細に捉える。また過剰発現体を作出するとともに、標的とする遺伝子のDNA配列を改変できるゲノム編集技術により候補因子群のノックアウト系統を作出する。次に、これらの各候補因子の機能欠損による側根メリステムサイズへの影響を、イネの側根原基を構成する各組織特異的分子マーカーを用いることで精査する。以上より、根系形態改良上の有用候補因子を明らかにする。

研究成果

• [学会発表] A Histone H3 Lysine-27 Methyltransferase Complex is involved in lateral root development in rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Nonawin B. Lucob, Misuzu Takahashi-Nosaka, Akihide Shibata, Hiroaki Inahashi, Akira Yamauchi1 and Yoshiaki Inukai
  • 学会等名: 第23回育種学会中部地区談話会
  • 発表場所: 愛知県長久手町
  • 年月日: 2015-11-21 – 2015-11-21
• [学会発表] Developmental and functional responses of rice root system to soil water and nutrient conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Inukai, Misuzu Takahashi-Nosaka, Cornelius M. Wainaina, Akihide Shibata, Nonawin B. Lucob, Hiroki Inahashi, Mana. Kano-Nakata, Emi Kameoka, Roel R. Suralta, Jonathan M. Niones, Thiem T. Tran, Stella O. Nketia, Israt J. Shelley, Yuka Kitomi, Satomi Ohashi, Shunsaku Nishiuchi, Hidemi Kitano and Akira Yamauchi
  • 学会等名: 9th Symposium for International Society of Root Research
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 2015-10-06 – 2015-10-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of phenotypic plasticity for lateral root development in rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Nonawin B. Lucob, Akihide Shibata, Misuzu Takahashi-Nosaka, Hiroki Inahashi, Yoshiaki Inukai
  • 学会等名: 9th Symposium for International Society of Root Research
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 2015-10-06 – 2015-10-09
  • 国際学会