研究課題
本年度においては，ソルガムの茎柔組織髄化におけるD遺伝子の関与を立証し，その機能や柔組織髄化の生理的役割を解明するための端緒として，まず，「D遺伝子の時空間的な発現量の変化」と「茎水分含量の低下を招く柔組織の髄化」との関連を調査した．その結果，乾性品種の成熟した茎の節間では，広範の柔組織で髄化が発生し，その進行に伴ってD遺伝子の発現量が大幅に上昇すること，さらに in situ hybridization などを用いた解析から，気体を内包した死細胞へ転換する直前の柔組織の細胞において，D遺伝子の転写産物が多量に蓄積することが判明した．一方，汁性品種のd領域断片（この断片には，D遺伝子の転写調節領域およびタンパク質コード領域の一部を含むゲノム欠失変異が存在）を，連続戻し交雑により，乾性品種へ導入することで作出した準同質遺伝子系統においては，D遺伝子の発現が消失し，柔組織の髄化もほとんど認められなかった．さらに，D遺伝子の下流で機能する遺伝子の絞り込みを行うべく，前述の乾性品種とその準同質遺伝子系統を対象に，成熟した茎の遺伝子発現の網羅的な比較を実施した．その結果，D遺伝子の発現の有無は，核酸やタンパク質の分解といった，細胞死の実行に関与することが予想される遺伝子群の発現の誘導と高い相関を示すことが明らかとなった．これらの結果から，ソルガムにおける茎柔組織の広範に渡る髄化，つまり大規模な細胞死の発生に，D遺伝子が関与する可能性が強く示唆された．
2: おおむね順調に進展している
前述の通り，本年度においては，茎柔組織髄化におけるD遺伝子の時空間的な発現パターンを精査し，さらに，網羅的な遺伝子発現解析から，D遺伝子の下流で機能する遺伝子群の絞り込みを行った．これらの項目については，順調に解析が進み，ソルガムにおける茎柔組織の髄化，すなわち大規模な細胞死の誘導において，D遺伝子は，そのスイッチ役としての機能を果たしているものと考えられた．また，茎柔組織髄化の生理的意義に関しては，乾性品種と乾性品種の準同質遺伝子系統を用いた，収量調査を実施したものの，現時点で，収量に関連する顕著な差は認められておらず，今後，栽培条件などを再検討したうえで，引き続き調査を行う予定である．
これまでの研究成果から，D遺伝子は転写因子をコードする可能性が示唆されているため，D遺伝子の誘導的な発現が可能なシロイヌナズナ培養細胞株を材料に，まず，D遺伝子の発現が，全遺伝子の発現プロファイルや細胞の構造に及ぼす影響を精査する．これらの解析が順調に進めば，酵母や植物プロトプラストを用いたレポーターアッセイ系により，D遺伝子の転写活性やプロモーター結合活性を検証する予定である．さらに，D遺伝子の上流で機能する遺伝領域を特定するため，その発現量を指標としたQTL解析の実施を予定しており，解析に供するサンプルの準備を合わせて進める．また，イネDオルソログに関しては，予備的な解析の結果から，根の皮層組織において高い発現を示す可能性が示唆されており，今後は遺伝子破壊系統を作出し，その表現型を詳細に分析する予定である．
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 備考 (1件)
バイオサイエンスとインダストリー
巻: 77 ページ: 112～115
Proceedings of the National Academy of Sciences
巻: 115 ページ: E8783～E8792
10.1073/pnas.1807501115
https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2018/20180828-1.html
