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2016 年度 実績報告書

イネ科植物の土壌pH適応におけるトレードオフ

研究課題

研究課題/領域番号 16K14871
研究機関岡山大学

研究代表者

山地 直樹  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (00444646)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2017-03-31
キーワード土壌pH / イネ / オオムギ / ライムギ / アルミニウム / 鉄欠乏 / トランスクリプトーム解析 / RNA-seq
研究実績の概要

イネ(野生型日本晴、star1 変異体、art1変異体)、オオムギ(品種 はるな二条)、ライムギ(品種 IR5)の合計5系統を水耕栽培し、それぞれ、Alストレス条件(pH 4.5)、通常条件(pH6.0)、鉄欠乏条件(pH7.5)で処理した。各3条件で処理した根からRNAを抽出 (各3反復)し、次世代シーケンサーを用いたRNA-seq解析により、125bpペアエンド約5億リードのデータを取得した。イネに関しては、リードをリファレンスゲノムにマッピングし、標準化したリード数を各処理区間で比較して、Alストレスや鉄欠乏ストレスによる遺伝子発現応答を網羅的に明らかにした。オオムギとライムギについては先ず各処理区のデータをまとめて転写産物のde novoアッセンブルを実施し、続いて各サンプルの遺伝子発現解析をおこなうとともに、遺伝子にアノテーションを付与した。それぞれの植物種、処理条件において発現変動が見られた遺伝子について植物種間で相互に配列を検索し、オーソログ関係が推定される遺伝子について応答性の比較解析を行った。
主な結果としては、イネ、オオムギ、ライムギの3種で共通して低pHアルミニウムストレスに応答する遺伝子はわずかしかなく、オオムギではアルミニウム応答に関わる主要な転写調節因子ART1が欠失していた。高pH鉄欠乏ストレスに対しては3種の応答性は概して共通していたが、いくつかの耐性遺伝子がイネでは失われていた。またイネの主要なアルミニウム耐性遺伝子のいくつかがオオムギ、ライムギにおいて顕著な鉄欠乏応答性を示した。これらの比較トランスクリプトーム解析は、土壌pH適応性の種間差について理解する上で重要な手がかりとなる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] 生物情報科学・細胞生物学的手法から見えてきた植物栄養応答 5. 作物の金属ストレス耐性機構2017

    • 著者名/発表者名
      横正健剛・山地直樹
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 88 ページ: 139-146

    • 査読あり
  • [学会発表] Comparative analysis of transcriptome in response to rhizosphere pH among rice, barley and rye.2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamaji, Miho Kashino-Fujii, Kengo Yokosho, Jian Feng Ma
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [学会発表] イネ科作物の土壌pH適応におけるトレードオフの可能性2016

    • 著者名/発表者名
      山地直樹・柏野美帆・横正健剛・馬建鋒
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      佐賀
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-22

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公開日: 2018-01-16  

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