| 研究課題/領域番号 |
19K06039
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
高橋 秀行 新潟大学, 農学部, 特任准教授 (00455247)
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| 研究分担者 |
伊藤 紀美子 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10281007)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 花卉 / リンドウ / 休眠 / オイルボディ |
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| 研究実績の概要 |
多年生植物は、冬芽のなどの休眠器官を形成し、休眠することで耐冷性・耐凍性を獲得し越冬する。その後、春になりストレスが解除されると萌芽する。先行研究から、萌芽に関して、貯蔵脂質であるトリアシルグリセロール（TAG）を蓄積するオイルボディが、成長回復（レジリエンス）を調節することで萌芽の成立に関わる可能性が見出されている。本研究では、オイルボディおよび関連遺伝子の機能同定から、リンドウのレジリエンス獲得機構の解明を目的とする。
本年度は、オイルボディが形成されるストレスについて調査した。温度、光、乾燥などの環境ストレス条件下でリンドウを培養し、Nile redによる染色の後、オイルボディの形成を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、低温ストレスでのみオイルボディの形成が確認された。しかしながら、ストレス条件については、その強度について検討する必要がある。特に温度については、高山植物であるリンドウは高温に対する耐性が低いため、多くの個体が枯死した。温度条件を検討し、再試験を予定している。
また、オイルボディやTAG合成に関わる遺伝子について、クローニングを実施した。Acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT)、Phospholipid:diacylglycerol acyltransferase (PDAT)等の遺伝子について、リンドウから単離し、シークエンスを決定した。さらに、Oilbody-associated protein (GtOBAP1)について、高発現体を作成した。7系統を選抜し、リアルタイムPCRによる発現解析から、さらに発現量の多い２系統を選抜した。これら系統については、オイルボディの形成、ストレス応答について調査を予定している。
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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
本課題では、①ー④のサブテーマからオイルボディを介したレジリエンス機構の解明を進めている。サブテーマ①オイルボディ形成及びレジリエンスを誘導する環境ストレスの探索では、オイルボディが形成されるストレス条件を調査した。ストレス強度に関する検討は必要なものの、オイルボディ形成を引き起こすストレス条件についてはほぼ判明している。サブテーマ②GtOBAP1の機能解析では、GtOBAP1のリンドウ 高発現体を作成し、発現が上昇した個体の選抜に至っている。サブテーマ③レジリエンスにおけるエネルギー産生経路の探索では、TAGの合成及び分解に関わる酵素遺伝子についてクローニングを実施し、シークエンスを確定させた。さらにオイルボディ関連酵素についてもクローニングが終了しており、今後、サブテーマ④冬芽休眠におけるレジリエンス機構の解明で計画している、冬芽の自発休眠期から萌芽期における挙動の調査に用いる予定である。現在得られている成果と研究計画を対比して、当初の目標は充分に達成されており、今後も計画通りに研究を実施する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和２年度は、サブテーマ①、②、④を中心に解析を進める。サブテーマ①に関しては、本年度の再調査として高温条件を再検討し、高温ストレスによってオイルボディ形成が誘導されるかを調査する。また、オイルボディ形成が誘導されたストレス条件について、GtOBAP1ゲノム編集個体でレジリエンス機構が働くかを確認する。尚、リンドウの場合、Lipi-redはオイルボディの染色に適さなかったため、染色にはNile redを用いる。サブテーマ②に関しては、申請者が確立した手法を用いて、野生型とGtOBAP1高発現体及びゲノム編集体の代謝物組成を比較する。特に、脂質関連代謝物について低温ストレス処理時からストレス解除までの挙動を明らかにする。具体的には、TAG、monoacylglycerol（MAG）、diacylglycerol（DAG）などを測定する。これらの脂質は、その結合パターンによって複数種類存在することが予想される。リンドウに多く蓄積する種類を特定し、オイルボディとの関与を明らかにする。サブテーマ④に関しては、レジリエンスに関わると予想されるオイルボディ関連酵素ならびにTAG関連酵素について、リンドウ冬芽の自発休眠期から萌芽期における遺伝子発現の挙動を調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
全ての形質転換体について同時に解析を行った方が再現性もよく効率も良いため、計画とはやや異なるが、解析を次年度に移行した。それに伴い、購入を予定していた分析用消耗品、汎用機器などの物品費を次年度に用いる計画とした。次年度は、形質転換体について、遺伝子・蛋白質・代謝物レベルの解析を実施する予定である。
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