| 研究課題/領域番号 |
17K07452
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| 研究機関 | 国際基督教大学 |
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研究代表者 |
溝口 剛 国際基督教大学, 教養学部, 教授 (70281623)
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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 | 光周性 / 短日性 / 長日性 / シロイヌナズナ / 概日時計 |
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| 研究実績の概要 |
（課題１）については、下記のとおり、新規に２種の変異体スクリーニングを行った。
ア）Ws背景のelf3変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi二重変異体候補の単離
現在までに、二種のシロイヌナズナ野生型背景におけるelf3;gi二重変異体の光周期花成応答性を研究した。Ler背景のelf3;giは、長日条件下では花成時期が遅延し、短日条件下では早まる。Ler背景の野生型と比較して、真逆の光周期花成応答性を示し、光周性としては、長日性から短日性に変換されたと言える。一方、Col背景のelf3;giは、長日条件下では花成時期が遅延し、短日条件下でもほぼ同様の花成時期となった。Colr背景の野生型は典型的な長日性であるが、Col背景のelf3;giにおいては、光周性としては、長日性から中性に変換されたと言える。LerとCol以外のシロイヌナズナ野生型背景における、elf3;giの光周期花成応答性を検討するため、Ws背景のelf3変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi二重変異体候補の単離を試みた。現在までに、候補系統を30以上得ている。次世代種子を異なる光周期条件下で栽培し、形質の再現性を確認した。
イ）Ler背景のelf3;gi変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi形質の抑圧・増強変異体候補の単離
Ler背景における、elf3;giの光周期花成応答性の分子基盤を理解するため、Ler背景のelf3;gi変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi変異形質の抑制・増強変異体候補の単離を試みた。現在までに、候補系統を20以上得ている。次世代種子を異なる光周期条件下で栽培し、形質の再現性を確認した。
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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
「植物の開花・種子収穫季節を自在に制御する技術開発」を目的として、次の4課題を行うこととしている。（課題１）主に実験室内栽培したシロイヌナズナ短日性変異体(elf3;gi)のトランスクリプトーム・メタボローム解析を行う。（課題２）野外環境において気象データ（気温、湿度、照度など）を計測するとともに、短日性変異体の花成応答を解析する。（課題３）長日性植物の短日性植物化に関する数理モデル解析を行う。（課題４）シロイヌナズナ以外の長日性植物（タバコ、ミヤコグサ、ブラキポディウムなど）を用いて、ゲノム編集技術により、ELF3とGI相同遺伝子の二重破壊株の単離・解析を行う。
課題１と２については順調に結果を得ている。課題１）に関する研究成果を４編の英文学術原著論文にまとめ、投稿した。審査結果を踏まえて、追加実験の実施と論文改定を行い、再度投稿予定である。しかし、課題１－１については、全遺伝子の発現プロファイル解析やメタボローム解析の結果を得るには至っていない。そのため、課題３で予定している「数理モデル解析」に必要なデータが不足しているため、モデル解析には至っていない。課題４については、シロイヌナズナ以外の長日性植物として、Brassica rapaを選定し、解析を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和２年度は、下記の４課題を実施する。これらに加えて、これまでに未実施の項目については、合わせて実施する。
（課題１）短日性変異体における光周性変換メカニズムの理解：短日性植物アサガオのFT遺伝子発現ピークの位相は、ライトオフを認識してリセットされる。上記１）の光周期条件と野生型及び変異体系統を用いて、FT遺伝子と他の時計制御遺伝子の発現について、ライトオフによるリセット効果の有無を検討する。elf3:gi変異体において、FT発現量の変動が短日性植物型となるか検討する。今年度実績で記載した、ア）Ws背景のelf3;gi二重変異体候補の単離とイ）Ler背景のelf3;gi形質の抑圧・増強変異体候補の単離についても継続実施する。
（課題２）短日性変異体の野外環境における花成応答の解析：これまでに引き続き、野外環境（学内の5観測地点）において気象データ（気温、湿度、照度など）を自動計測するとともに、短日性変異体の花成応答を解析する。月の初めに播種し、12回／年分の栽培データを取得する。短日性変異体elf3;giが自然条件下でも短日性を示すかを確認する。複数年分のデータをまとめ、解析する。
（課題３）長日性植物の短日性植物化に関する数理モデル解析：これまでに引き続き、課題１と課題２に関する数年分の実験データをもとに、長日性植物の短日性植物化に関する数理モデル解析を行う。花成ホルモン・フロリゲン蓄積量、限界暗期長、概日時計のFRR、明暗周期によるリセットのされ方などを主な解析対象として、複数の数理モデルを構築する。
（課題４）他長日植物の短日性変異体の単離・解析：まずはシロイニナズナ以外の長日性モデル植物について、光周性反転の有無を検討する。
（全般）研究成果をまとめ、原著論文または総説として、投稿を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
進捗状況に記載のとおり、令和元年度実施計画の中で、課題１については順調に結果を得ているが、その他の実施項目については、未実施あるいは進行が遅れている状況にある。課題１－１については、全遺伝子の発現プラファイル解析やメタボローム解析の結果を得るには至っていない。そのため、課題３で予定している「数理モデル解析」に必要なデータが不足しているため、モデル解析には至っていない。課題４については、Brassica rapa についての研究は進行しているが、その他の長日性植物（タバコ、ミヤコグサ、ブラキポディウムなど）に関する解析は遅れており、次年度に進めていく予定である。
上記の実施状況から、令和元年度未使用額が生じた。未実施項目を次年度（令和２年度）に実施予定であり、令和元年度未使用額を令和２年度に追加して使用予定である。
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