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2018 年度 実施状況報告書

統合ネットワークによる遺伝子機能予測モデルの高精度かつ持続的な構築法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K07663
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

福島 敦史  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (80415281)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードバイオインフォマティクス / 園芸ゲノム科学
研究実績の概要

高速シーケンサ等の技術進歩により、大量のオミックスデータが蓄積してきている。遺伝―環境相互作用の解明とその植物生理を深く理解するため、トランスクリプトームデータのみならず、様々な分子群に関するプロファイルデータおよび知識の統合を目指している。昨年度に引き続き、統合すべきオミックスデータの評価と、より高い信頼性のある遺伝子機能予測法の開発のための調査を進めた。これはトランスクリプトームデータのみならず、タンパク質間相互作用データなどを統合的に利用し、遺伝子間機能的ペア推定を信頼性高くする試みであった。また、遺伝子間の関連性推定には、ピアソン相関のみならず、相互情報量に基づく統計量を利用した複雑な遺伝子制御ネットワークの推定を進めた。加えて、申請者が開発してきたディファレンシャルネットワーク手法を基盤とした統合的なネットワーク分析手法の開発にも着手した。また、実用作物、例えばトマトではゲノム情報が公開されているが、シロイヌナズナやイネと比べてその遺伝子機能アノテーションの品質が十分とは言えない状況がある。これらの問題を克服するための第一歩として、利用可能なリシーケンスデータ等を適切に再解析し、アノテーションの改善が必要であることがわかった。今年度は、遺伝子―遺伝子間の機能的関連性を定量化・予測するためのネットワークモデル構築法とその統計的評価法を開発・実装していく。最終的には、作物収量の増大やストレス付与といった有用形質獲得の背後にある遺伝子制御ネットワークの解明を目指す。

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

遺伝子機能予測ネットワークモデル性能の客観的評価方法の開発を加速している。収集したデータを適切に統合し、ネットワークモデル構築から有用な結果を引き出すことに集中している。

今後の研究の推進方策

周辺研究分野で開発されているデータマイニング手法に注視しつつ、遺伝子機能予測ネットワークモデル性能の客観的評価方法の開発を推進する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A Systems Analysis With “Simplified Source-Sink Model” Reveals Metabolic Reprogramming in a Pair of Source-to-Sink Organs During Early Fruit Development in Tomato by LED Light Treatments2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Fukushima, Shoko Hikosaka, Makoto Kobayashi, Tomoko Nishizawa, Kazuki Saito, Eiji Goto, Miyako Kusano
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 9 ページ: 1439

    • DOI

      10.3389/fpls.2018.01439

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Third DWF1 paralog in Solanaceae, sterol Δ24-isomerase, branches withanolide biosynthesis from the general phytosterol pathway2018

    • 著者名/発表者名
      Eva Knoch, Satoko Sugawara, Tetsuya Mori, Christian Poulsen, Atsushi Fukushima, Jesper Harholt, Yoshinori Fujimoto, Naoyuki Umemoto, Kazuki Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 ページ: E8096-E8103

    • DOI

      10.1073/pnas.1807482115

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HEAT INDUCIBLE LIPASE1 Remodels Chloroplastic Monogalactosyldiacylglycerol by Liberating α-Linolenic Acid in Arabidopsis Leaves under Heat Stress2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Higashi, Yozo Okazaki, Kouji Takano, Fumiyoshi Myouga, Kazuo Shinozaki, Eva Knoch, Atsushi Fukushima, Kazuki Saito
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 30 ページ: 1887-1905

    • DOI

      10.1105/tpc.18.00347

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High Impact Gene Discovery: Simple Strand-Specific mRNA Library Construction and Differential Regulatory Analysis Based on Gene Co-Expression Network2018

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Ichihashi, Atsushi Fukushima, Arisa Shibata, Ken Shirasu
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1830 ページ: 163-189

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-8657-6_11

    • 査読あり
  • [学会発表] 福島 敦史2019

    • 著者名/発表者名
      質量分析を用いた植物メタボロミクスデータの情報解析と共有
    • 学会等名
      質量分析インフォマティクス研究会・第4回ワークショップ(2019年)
    • 招待講演
  • [学会発表] MSEAp: Development of a metabolite set enrichment analysis toolkit for plant metabolomics community2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Fukushima and Kozo Nishida
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会(金沢)大会
  • [学会発表] 植物メタボロームデータの再解析・アノテーション高度化に向けた情報基盤整備2018

    • 著者名/発表者名
      福島 敦史, 津川裕司, 高橋みき子, 小林紀郎
    • 学会等名
      第12回メタボロームシンポジウム
  • [学会発表] RIKEN Plant Metabolome MetaDatabase: An integrated plant metabolome data repository based on the semantic web2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Fukushima, Mikiko Takahashi, Nozomu Sakurai, Toshiaki Tokimatsu, Hideki Nagasaki, Hideki Hirakawa, Takeshi Ara, Masanori Arita, Norio Kobayashi
    • 学会等名
      SWAT4HCLS 2018
    • 国際学会
  • [備考] 植物の高温耐性に寄与するリパーゼ遺伝子を発見

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180706_2/

  • [備考] アシュワガンダ薬用成分の生合成遺伝子を発見

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180807_1/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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