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2017 年度 実施状況報告書

農地環境のメタ戦略:土壌・気象・作物の組み合わせ最適解による農地循環力の強化

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0038
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

持田 恵一  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90387960)

研究分担者 平山 隆志  岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (10228819)
最相 大輔  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (90325126)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2019-03-31
キーワードオオムギ / トランスクリプトーム / 環境応答
研究実績の概要

オオムギライフコースにおける遺伝子発現の変化といった生理状態の変化とライフコースに影響を与える環境要因の季節的な変動関連を理解することを目的として研究を進めた。これまでに収集したオオムギ系統の時系列トランスクリプトームについて、系統間あるいは年次間での遺伝子発現の変動を比較し、出穂の4週間から2週間前にかけて、栄養成長期から生殖成長期への転換に伴う遷移過程の存在がトランスクリプトームレベルで示唆された。この遷移過程での遺伝子発現の状態は他の期間に比べて系統間差が小さくなるものの、系統間で差異があり、この期間の後に迎える両系統間の出穂期の違いに見られるライフコースの違いに関わているかもしれないことが示唆された。また、オオムギのライフコースで顕著な発現変動を示す5479遺伝子を選出し、この遷移過程での発現様式と系統間差を明らかにするとともに、この過程で特異的に発現が上昇する遺伝子群を同定した。これらの遺伝子群と生長過程の環境変動は出穂期予測のための有用な説明変数となることが期待されれる。

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

トランスクリプトーム解析から、オオムギの農業形質の1つである出穂期の予測モデルをより精緻化するため、出穂期の違いに影響を与える生長過程、その期間に発現する遺伝子群を絞り込むことができた。これらの遺伝子群と生長過程の環境変動は出穂期予測のための有用な説明変数となることが期待され、また、これらの最適化を逆問題として解くことで、予測モデルに基づいて出穂期を制御するための提案が可能になると期待できる。

今後の研究の推進方策

トランスクリプトーム解析で見出された出穂期前の遷移期間における環境応答の系統間差の知見を取り入れることで、オオムギの開花日の予測モデルの精度をより向上させることが期待されるので、この期間の環境要因を取り入れてモデルの改変を行う。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Diurnal Transcriptome and Gene Network Represented through Sparse Modeling in Brachypodium distachyon2017

    • 著者名/発表者名
      Koda S, Onda Y, Matsui H, Takahagi K, Uehara-Yamaguchi Y, Shimizu M, Inoue K, Yoshida T, Sakurai T, Honda H, Eguchi S, Nishii R and Mochida K
    • 雑誌名

      Front. Plant Sci

      巻: 8 ページ: 2055

    • DOI

      10.3389/fpls.2017.02055

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Functional data analysis applied to identify time-series changes of environmental factors that are related to flowering in barley2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Mochida, Hidetoshi Matsui, Kotaro Takahagi, Komaki Inoue, Makoto Ishii, Kazuhiro Sato, Takashi Hirayama
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] An integrated genome information resource in Pooideae and its application to identify homoeologous relations of transcription factors in barley and wheat2018

    • 著者名/発表者名
      Komaki Inoue, Kotaro Takahagi, Takashi Hirayama, Keiichi Mochida
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Barley developmental transition and its diversity revealed by field transcriptomics2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Takahagi, Yasuhiro Matsushita, Komaki Inoue, Yukiko Uehara-Yamaguchi, Daisuke Saisho, Satoru Koda, Ryuei Nishii, Takashi Hirayama, Keiichi Mochida
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] A life course approach aiming to design climate-resilient crops2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Mochida
    • 学会等名
      九州大学IMIシンポジウム
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オオムギ遺伝資源における圃場出穂期の年次変動要因2017

    • 著者名/発表者名
      石井 誠・佐藤和広・持田恵一・高萩航太郎・井上小槙
    • 学会等名
      育種学会132回講演会
  • [学会発表] 植物科学とデータ科学を融合したバイオマス増産研究2017

    • 著者名/発表者名
      持田恵一
    • 学会等名
      近畿バイオ・バイオマスイノベーション研究会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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