研究課題
本研究では，ジベレリン（GA）を介したエチレンによる果実形成の分子制御機構を組織レベルで解明することを目的とする．本年度は，前年度に実施した野生型トマト子房/果実組織別トランスクリプトーム（RNA-seq）解析の結果をもとに共発現解析を実施し，果実発達に関連する転写ネットワークの解明を行った．その結果，光合成やデンプン代謝関連遺伝子について，果実発達初期における組織依存的な共発現がみられた．これを受けて実施した電子顕微鏡観察により，同発達期において組織によって異なった葉緑体内構造の発達が生じることを明らかにした．また，BiFC解析を利用し，オーキシンシグナル伝達に関連した特定の相互作用タンパク質ペアについて，同発達期における組織依存的な共発現を明らかにした．さらに，本年度は新たにエチレン低感受性トマト変異体（etr1-1）の子房組織別トランスクリプトーム解析を実施した．これに，前年度までに本研究で実施した野生型および恒常的GA応答変異体を用いた組織別転写ネットワークから得られたデータを統合し，組織特異的および着果関連性発現を示す遺伝子群を同定した．同定された遺伝子のうち4種について，果実形成における機能解明を目的とし，ゲノム編集技術を利用した機能欠損トマト植物体の作出に着手した．本年度はそれらのうち１遺伝子について，組換え当代であるキメラ植物体で編集が確認されており，次世代以降において変異固定および詳細な解析を予定している．
2: おおむね順調に進展している
まず，前年度に実施したRNA-seq解析の結果をもとに実証実験を行い，トマト子房/果実の組織別転写ネットワークと果実組織形質との関連を明らかにすることができた．さらに，当初の計画通り，エチレン低感受性変異体を用いた子房組織別トランスクリプトーム解析を実施した．解析対象とする遺伝子の絞り込みでは，当初の解析対象とした果実形成初期の子房に加え，肥大や成熟といった果実形成後期の果実における転写ネットワークを統合することで，より高解像度な時空間的共発現データを利用することとした．現在，エチレンやGAを介した果実形成の関連遺伝子として同定された候補のうち，4種の遺伝子についてCRISPR/Cas9法によるトマトゲノム編集を進めており，うち１遺伝子について編集が確認された複数のキメラ植物体から種子が得られている．
植物におけるゲノム編集関連技術の急速な発展も奏功し，受入研究室においては計画を上回る遺伝子機能解析効率が期待された．また，高解像度な時空間的共発現データを利用することで，興味深い共発現遺伝子群が計画以上に得られた．そこで当初計画していたタンパク質間相互作用実験に換え，解析対象遺伝子を増やし，引き続き機能欠損型変異体の作出を進める予定である．
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すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)
Nature Communications
巻: 9 ページ: 364
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Plant Signaling & Behavior
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http://tea.solgenomics.net
