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2016 年度 実施状況報告書

局所光照射装置を用いた細胞時計の光同調シグナルと細胞同期シグナルの伝達機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K18554
研究機関京都大学

研究代表者

伊藤 照悟  京都大学, 理学研究科, 助教 (60632586)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード概日時計 / ウキクサ / 光受容体 / 局所光
研究実績の概要

全ての細胞に独立して存在していると考えられている高等植物の概日時計機構は細胞自律性が高いことが近年報告されている。しかしながら、植物のすべての組織(細胞)は一様な光刺激(強さ、長さ、波長)を受容できるわけではない。このような状況下においても、植物の時計機構は各細胞が同期した時刻情報を維持し、個体として統率された生理反応を引き起こしている。
28度は主にコウキクサ(Lemna minor)のフロンドを用いて解析を進めた。申請者らがコウキクサの形質転換法を確立したため、概日発光レポーターを一過的に導入した細胞と並行して、概日発光レポーターを保持する形質転換植物体も用いて解析を行った。生物発光のタイムラプス画像からリズムの定量解析のための画像処理ツールを構築し、成長と発光リズムを同時解析する事が可能となりウキクサ個体の各フロンドを別々にリズム解析することが可能とした。一部は自動化にも成功している。
コウキクサの公開ゲノム情報を利用し、コウキクサにおける時計遺伝子ホモログのクローニングはほぼ完了し、野生株内での経時的な遺伝子発現解析も終えた。しかし、過剰発現体の作成では、コサプレッションが頻繁に起き、適切な過剰発現個体が得られない遺伝子もあったため解析が遅れた。概日時計をエントレインする最低光量については安全光と考えられていた緑色の光源でさえ時計を光同調できることがわかり、フィトクロムAの情報伝達系が機能していることが示唆された。赤色・遠赤色・青色光のLEDを用いた解析から、時計の周期が波長によって変化し、頑健性も大きく変化することが見出された。光受容体の欠損変異株作成にはCRISPR/Cas9を用いて作出を試みたが、変異導入が予定道理に起きず、スクリーニングを継続している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

28年度に計画していた解析は概ね終了したが、過剰発現体の作成でコサプレッションによって十分な形質転換体が得られなかった点と、論文出版が次年度にずれ込んだため、研究期間の延長を行ったため、やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

コウキクサの形質転換植物(過剰発現、CRISPR/CAS9を用いた機能欠損)、を用いて、計画していた解析を行う。細胞の分化状態と、光の感受性についても、解析を行い、論文の出版を目指す。

次年度使用額が生じた理由

28年度から始めたウキクサ植物の形質転換体の作出に時間がかかり解析と論文出版の費用を使わなかったため研究期間の延長申請をおこない研究費の次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

形質転換ウキクサ植物を系統的に作出し、異なった遺伝背景の植物で解析を行う予定である。執筆中の論文の掲載料の支払いに繰り越した金額を使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synchrony of plant cellular circadian clocks with heterogeneous properties under light/dark cycles2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Okada, Tomoaki Muranaka, Shogo Ito, Tokitaka Oyama
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 317

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00454-8

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ウキクサ植物 (Lemna minor)における時計関連遺伝子群の単離と機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 照悟,磯田 珠奈子,四方 純,小山 時隆
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [学会発表] Analysis of circadian rhythms and photoperiodisms in duckweeds2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Ito
    • 学会等名
      Circadian Clock of Cyanobacteria during 1991-2017
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-03-12 – 2017-03-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Long term monitoring of the circadian rhythms of bioluminescence reporters in Lemna plants (duckweeds) cultured in a greenhouse2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤 照悟、小山 時隆
    • 学会等名
      第23会日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-13
  • [備考] 京都大学 時間生物学グループ

    • URL

      http://cosmos.bot.kyoto-u.ac.jp/clock/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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