| 研究課題/領域番号 |
20K06342
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
伊藤 照悟 京都大学, 理学研究科, 助教 (60632586)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 光周性 / 環境応答 / 概日時計 / 休眠 / ウキクサ / バイオマス |
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| 研究実績の概要 |
現在使用されている耕作地以外の場所での、食料生産と競合しないバイオマス植物の増産は、完全循環型社会の形成の実現に必要不可欠な課題である。ウキクサ植物は通常生育時には高タンパク質含有（乾燥重量の約40%）で家畜・魚の飼料として利用されている。一方で、生育環境が一時的に悪化すると環境応答の結果、休眠状態へ移行する種(Spirodela polyrhiza、L. turioniferaなど)が存在し、デンプンを体内に蓄積（乾燥重量の約30%）させ水底へ沈む。これまで種々のウキクサ植物を用いて概日時計・光周性花成の分子機構の解析を進めてきた。その中で比較的高緯度地方の世界中に分布するキタグニコウキクサのL.t.6619株において休眠を短日処理のみによって誘導できデンプン蓄積を誘導することができることを発見してきた。
本年度は、世界各地から取り寄せられたキタグニコウキクサの17株について、光周期に依存した休眠誘導とデンプン蓄積の有無、植物ホルモンABAとSA処理による休眠誘導の有無について解析し、種内の多様性についての知見を得た。また、RNAseq解析により、休眠誘導に関わると思われる初期誘導遺伝子の選抜を終えた。誘導が顕著ない2遺伝子のクローニングを終え、キタグニコウキクサへの過剰発現のコンストラクト作成を終えた。次年度はこれら候補因子の過剰発現または機能欠損変異株の作成を通して選抜した候補遺伝子の機能解析を行っていく。また、申請時には予定していなかったが、研究材料の17株について液体窒素下での超低温保存を可能にする手法の確立を終えた。これにより貴重なウキクサ株の実験室内での継代維持が格段に容易となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度に計画していた、キタグニコウキクサの種内の多様性の解析はほぼ終了した。また次年度に予定していた網羅的遺伝子発現解析も進め、休眠芽の発達を制御する初期遺伝子の候補を得ることもできている。光周性依存（短日性）の休眠制御の遺伝子の候補にまでは絞り込めていないため、次年度の課題となる。この間、先進ゲノム支援の課題として採択され、キタグニコウキクサ6619株の全ゲノムシーケンス解析と他2種のゲノム再シーケンシング解析の支援を受けられることとなった。ゲノム情報が得られれば、mRNA由来の転写産物情報だけでなくプロモーターの情報、多型情報から休眠制御に関わる分子機構に迫れるため、研究は計画以上に進むと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
キタグニコクキクサはゲノム情報がなく、申請時には網羅的な遺伝子発現解析を足がかりに休眠誘導と休眠芽へのデンプン蓄積機構についての知見を得ようと計画したが、これに加えて、次年度の半ばには先進ゲノム支援の結果ゲノム情報がわかり、休眠応答性の異なるキタグニコウキクサ3株の多型解析の結果が得られる予定である。これらの情報をもとに日長依存的な休眠誘導と、デンプン合成のスイッチを突き止めることで、休眠芽誘導によるデンプン系バイオマス生産性向上を達成できると考える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた学会発表、研究打ち合わせがオンライン開催となり旅費の使用がなかったために次年度に使用することとなった。
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