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イネ科植物は「節」を構成単位とするモジュール化された体制を採用しており、節には栄養素の分配や成長/休眠の制御などの機能が高度に集約されていることか ら、個体レベルの環境応答においても様々なシグナルの受発信/変換/転送を担う主要な情報処理の場であると考えられる。節の環境応答に関与する遺伝子を見出すため、出穂期のイネに対し、短期的なストレス処理を行った最上位節(節I)と下位節(節V-VI)の次世代シーケンサーを用いたRNA-seq解析を実施した。各処理区で発現が有意に変動した転写調節因子、受容体、ペプチドホルモンなどをコードする数十の機能未知遺伝子を選抜した(一次選抜)。さらに定量的RT-PCRによるより詳細な遺伝子発現解析を行い、既存の発現データベース等の情報も加味して検討した結果、節において他の器官よりも特に発現レベルが高く、いずれかのストレス処理に顕著に応答する13の遺伝子を選抜した(二次選抜)。これらの遺伝子についてCRISPR/Cas9法による遺伝子破壊株を作出し、ターゲット領域の遺伝子型を確認した。このうち、カリウム/カルシウム/リン/ヒ素などの転流に複合的に影響する輸送体、栄養条件によってスプライシングパターンが変化する転写調節因子、乾燥応答への関与が報告されている天然変性蛋白質、いくつかのペプチドホルモン様タンパク質などについて、T1およびT2世代の遺伝子破壊株を用いた解析を行った。なかでも節に高発現するする遺伝子の一つSSS(Shoot Silicon Signal)は、ケイ素に対する顕著な発現応答を示し、タンパク質が根に移行して根のケイ酸吸収を調節していることを明らかにした。SSSによる個体レベルの生理応答、遺伝子発現調節、長距離シグナル伝達メカニズム、下流の制御因子など統合的な解析に着手した。
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