| 研究課題/領域番号 |
17H01884
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
齋藤 秀之 北海道大学, 農学研究院, 講師 (70312395)
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| 研究分担者 |
小倉 淳 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (60465929)
高須賀 太一 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70748409)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 環境影響評価 / ブナ林 / ゲノミクス / プロテオミクス |
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| 研究実績の概要 |
(1) 環境ゲノム学的な現地データのインベントリ構築：
初年度に現地採取した試料の継続実験を行い、データベースの拡充を行った。新たな現地試料採取は、重点研究サイトとした黒松内ブナ林にて（2011年からのデータ蓄積あり）春季から夏季に行った。また新規調査項目として開葉時期の葉の養分変動を調べ、夏季の遺伝子発現との関係性について解析した。
(2) 環境影響評価の解析アルゴリズム開発： 解析精度の制限要因が基盤情報であるブナゲノムの遺伝子推定にあることが示唆されたため、ゲノム情報の精緻化の作業として、葉緑体およびミトコンドリアの単独ゲノムアセンブリを行い、サンガー法によって検証された精度の高いゲノム配列を決定した。
(3) ゲノム網羅的な指標性遺伝子による環境影響評価： 初年度に採取した葉試料を対象にDNAマイクロアレイ法にてゲノム網羅的な遺伝子発現の解析を行い、昨年度までに実施した統一規格の実験結果と合わせて、合計200検体のトランスクリプトーム・データベースを完成させた。併行して次世代シーケンサーを用いたゲノム網羅的な遺伝子発現解析も行い、データベースの検証と拡充を図った。
(4) 少数の指標性タンパク質による環境影響評価： 樹勢ならびに環境ストレス耐性を総合的に指標できるタンパク質の探索としてリボソームに着眼し、リボソームに関連する遺伝子の発現パターンを明らかにした。同時にDNAメチル化のレベルを調べ、発現パターンとDNAメチル化に有意な関係性を明らかにした。したがって、リボソーム関連遺伝子が安定かつ堅牢に遺伝子発現量を評価できる可能性が高い指標性遺伝子として選抜することができた。
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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
(1)環境ゲノムインベントリ構築については、1年目に効率よく調査地を増やして試料採取を行えたため、2年目の今年度はラボワークに注力することができ着実に実験データの拡充を行えた。
(2)プロテオミクス解析は、一次解析を完了したが、ブナゲノム情報における遺伝子推定精度を由来とする解析不良の可能性が浮上したため、ブナゲノムの遺伝子推定の精緻化を新たに取り組み、解析を進めている。その成果の一つとして、ミトコンドリアと葉緑体ゲノムの全塩基配列とコードされる遺伝子を高い精度で決定することに成功した。このことにより、核ゲノムのアセンブリを精度高く実施できる見通しが立った。
(3)衰退兆候の指標性遺伝子の探索については、本課題の難関課題であったが、新たにリボソームに焦点を当てた解析によって、衰退兆候の指標として有望な遺伝子発現パターンを見つけることができた。この点はプロジェクト折り返し地点において順調な進展状況と判断できる理由である。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 環境ゲノム学的な現地データのインベントリ構築では、① 環境（気象・大気汚染物質）、② 成長生理、③ 発現遺伝子のデータセットを重点研究サイトである黒松内ブナ林の1地点に絞り新規データを取得する。また、初年度からのデータ解析を引き続き継続してデータベースの拡充を図る。
(2) 環境影響評価の解析アルゴリズム開発では、解析基盤のブナゲノムの精度を高め、主成分分析やベイズ理論に基づく遺伝子ネットワーク解析などの既存の統計解析手法を利用した環境影響評価の解析法について再検討する。また既知のモデル植物のデータベース情報を活用して評価基準の補強と一般化を試みる。
(3) ゲノム網羅的な指標性遺伝子による環境影響評価では、(1)の環境ゲノムデータと(2)の解析手法に基づき、環境影響評価の試行を実施する。
(4) 少数の指標性タンパク質による環境影響評価では、初年度の課題となった検出精度について向上を図るための実験条件の検討作業を継続的に行うと共に、二年目（本年度）に明らかとなったリボソーム関連遺伝子の衰退兆候評価の指標としての妥当性について、前歴となる春季のエピジェネティック制御の側面から検討を加える。
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