| 研究課題/領域番号 |
17K17683
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大森 良弘 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (20398390)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | イオノーム / 野生イネ / 共発現解析 / 植物栄養 / 栄養欠乏 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は先ず、前年度の成果である、遺伝子-イオンの共発現解析を通じて見出したカリウム欠乏耐性に関与する野生イネ特異的な分子ネットワークの解析を行い、野生イネが持つ低カリウム耐性の分子戦略を明らかにすることを試みた。その結果、野生イネ特異的分子ネットワークが、熱ストレスや冠水ストレス時に誘導される遺伝子群と類似していることを明らかにした。このことは、野生イネが示すカリウム欠乏耐性は熱や冠水ストレスへの応答との関連があること、さらに、そのストレス応答によって野生イネは栽培イネが持たない低カリウム耐性を持つことを示唆する。
また本年度は、先進ゲノム支援に採択され、前年度の報告で予算の都合上変更を予定していた、リン欠乏耐性を持つ野生イネ系統 (GP) における遺伝子-イオン共発現解析を行うことができた。その結果、リン欠乏時に共発現する遺伝子-イオンの分子ネットワークとして、栽培イネ (T65) で 13 の、GP で 6 つのグループ (モジュール) をそれぞれ検出した。これらのモジュールの中で、リンは T65 で一つの、 GP で 2 つのモジュールに含まれていた。リン関連モジュールの比較解析から、GP が持つリン関連モジュールの１つは、T65 のリン関連モジュールと相同であり、もう一つが野生イネ特異的なモジュールであることを明らかにした。このGP 特異的リン関連モジュールは、GP が示すリン欠乏耐性に関連していると考えられる。
本年度は、カリウム欠乏応答に引き続き、リン欠乏応答においても遺伝子-イオンの共発現ネットークを描画することができた。本成果は、イオノームとトランスクリプトームの統合解析がイネの栄養応答を解析する上で極めて有効であることを示すとともに、野生イネの低栄養耐性の分子戦略を明らかにするための重要なツールになることを示している。
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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
本年度は、遺伝子-イオンの共発現解析を通じて見出したカリウム欠乏耐性に関与する野生イネ特異的な分子ネットワークに関して、その解析から野生イネが持つ低栄養耐性の分子戦略を明らかにできるかが課題であった。幸運なことに、遺伝子-イオン共発現ネットワークは遺伝子発現を元素と関連づけて解析する上で極めて有効であり、野生イネが持つ低カリウム耐性の分子戦略 (カリウム欠乏に応答したストレス応答遺伝子群の発現) を明らかにすることができた。現在解析中であるため、実績には含めていないが、熱や冠水とカリウム欠乏の共通点になり得るカイネースを同ネットワークから見出しており、野生イネが持つカリウム欠乏耐性の詳細な分子戦略が解明できると期待している。また、先進ゲノム支援に採択されたことにより、当初の予定通り、低カリウム耐性の遺伝子-イオン共発現ネットワーク解析を実施・野生イネ特異的リン欠乏関連モジュールを同定できたことも本年度の成果として大きい。一方で、イオノームトランスクリプトームとは別に予定していたメタボローム解析やホルモノーム解析についての進行が遅れており、次年度の課題となっている。これらの状況を鑑み、自己点検による評価では「おおむね順調に進展している」を選んだ。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、申請研究の最終年度にあたる。メタボローム解析を実施し、当初の達成目標であった、遺伝子-イオン-メタボロームを統合した、マルチオミクス共発現ネットワークの描画へ力を注ぐとともに、低カリウム耐性野生イネ系統 (GK) については、その原因遺伝子の単離を行う。また、低リン耐性野生イネ系統 (GP) で同定した野生イネ特異的リン関連モジュールを形成する遺伝子群の解析から、野生イネが持つ低リン耐性の分子戦略の解明を行う。最終的な研究成果は、投稿論文として国際誌に投稿するとともに、論文投稿後には、本研究の大きな成果であるマルチオミクス共発現ネットワークのデータベース化を進めて行きたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
メタボローム解析について、サンプル調整に予想以上に時間がかかったため、当初の計画より遅れが生じている。当初計画で行おうとしていたメタボローム解析については次年度に実施することとしたため、未使用額が生じた。
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