| 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 – 2022-03-31
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| キーワード | 光周性 / 長日性 / 短日性 / 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、ア）新規な変異体スクリーニングとイ）昨年度からの継続を行った。
ア)Col背景のelf3-7変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi二重変異体及び短日性植物型候補の単離
Ler背景のelf3-101;gi-106等は、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elf3-1;gi-100等は、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の強い機能欠損株においては、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とともに、新規な短日性植物型変異体を単離するため、Col背景のelf3-7変異体へのEMSによる点突然変異導入系統の作出とelf3;gi二重変異体候補及び短日性植物型変異体候補の単離を試みた。現在までに、マッピング、アレリズムテスト、シークエンス解析、遺伝学的解析を行い、elf3;gi二重変異体を３系統、新規な短日性植物型変異体を４系統得ている。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
現在までに、単離した候補系統について、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、遺伝学的解析を実施した。
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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７編の英文学術原著論文及び英文総説にまとめ、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、gi及びelf3相同遺伝子の変異体解析を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、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変異体及びその他の短日性植物型変異体において、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)Col背景のelf3;gi二重変異体候補及びその他の短日性植物型変異体の解析とイ)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、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」に必要なデータが得られていないため、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、現在進めている。 上記の実施状況から、未使用額が生じた。未実施項目を次年度(令和３年度)に実施予定であり、令和２年度未使用額を令和３年度に追加して使用予定である。
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