| 研究課題/領域番号 |
15K14658
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| 研究機関 | 公益財団法人岩手生物工学研究センター |
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研究代表者 |
高橋 秀行 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (00455247)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 花卉 / 休眠 |
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| 研究実績の概要 |
生物は過酷な環境に適応するために様々な戦略を有している。中でも成長や活動を一時的に休止しエネルギー消費を抑える休眠は、移動手段を持たない多年生植物にとって生存に必須の機構であるが、植物の休眠には未だに不明な点が多い。一般的に、植物は気温や日長等の環境変化に対して冬芽等の休眠器官を形成し休眠するが、リンドウではリン酸欠乏に応答した休眠誘導が観察されている。他の必須栄養素を欠乏させた際には休眠が誘導されないことから、リン酸欠乏特異的な現象であることが明らかとなっている。
栄養飢餓による休眠誘導は、菌類や細菌類では緊縮応答と呼ばれる代謝制御により行なわれる。前年度、緊縮応答の鍵遺伝子であるRelA/SpoT Homologs（RSH）についてクローニングを行ない、RSH1、RSH4 (CRSHと改名)を得ている。本年度、RNA-seq解析を実施し、新たにRSH2を単離した。これら遺伝子について、ゲノム配列を決定した。さらに、リン酸欠乏条件で培養したリンドウで発現解析を実施し、リン酸欠乏によって発現が上昇することを明らかにした。CE-Q-TOFMSによるメタボローム解析では、リン酸欠乏によりATP等の高エネルギーリン酸化合物が減少していることが判明した。さらに、糖類の上昇も確認されており、圃場栽培されたリンドウと同様の形質を有していることが明らかとなった。一方、緊縮応答のシグナルとされるppGppは検出限界以下であった。ppGppを処理したリンドウで休眠誘導が起きなかったことから、ppGppの検出法並びに植物体への取り込み法について、現在検討中である。また、RSH1とCRSHの発現量を変動させた形質転換については、新たなベクターを構築し選抜を進めている。これらについては平成29年度に解析を実施する予定である。
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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
本課題では、３つのサブテーマから緊縮応答を介した栄養飢餓による休眠誘導機構の解明を目指し、H28年度は、サブテーマ２について解析を実施した。サブテーマ２の緊縮応答による休眠調節機構の解析では、メタボローム解析によりリン酸欠乏による代謝全体への影響を調査した。本年度は形質転換体の解析を予定していたが、顕著に発現が変動した個体が得られなかったため、新たにベクターを設計し再度選抜を行なった。現在、数種類の形質転換個体が得られており、トランスクリプトーム及びメタボローム解析を次年度実施予定である。形質転換個体の作出が遅れたため、H29年度に実施予定であったバリアントの探索を前倒しで行なった。通常条件とリン酸欠乏条件で培養したリンドウ個体についてRNA-seq解析を実施し、数万のcontigを得ている。通常のクローニングでは得られなかったバリアント配列が得られ始めており、培養条件毎のバリアントパターンを現在解析中である。本年度の計画としてはやや遅延しているが、全体計画としては概ね計画通りに進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、サブテーマ毎の計画通りに解析を進める。サブテーマ２については、顕著に発現が変動した形質転換個体を選抜する。本形質転換個体を用いて、トランスクリプトーム及びメタボローム解析を実施し、遺伝子及び代謝物レベルから影響を調査する。サブテーマ３については、本年度新たに得られたRSH2のゲノム配列を決定する。RNA-seq解析から、３種類のRSHについて全てのバリアント情報を取得する。その際、組織別（葉・茎・根・越冬芽）に解析を行ない、組織特異的なスプライシングが行なわれているかを明らかにする。さらに、リン酸濃度の異なる培地条件でリンドウを培養し、バリアントパターンの変化から、RSH遺伝子のスプライシング制御と休眠との関与について調査を進める。以上の解析から、植物の緊縮応答を介した新たな休眠調節機構の実態を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度に解析予定であった形質転換体の作出が遅延したため、培養に要する物品費並びに解析費用を使用しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に作出予定の形質転換体を用いて、メタボローム解析、RNA-seq解析、リアルタイムPCRを実施する。
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