| 研究課題/領域番号 |
20K15820
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
門田 慧奈 九州大学, 理学研究院, 助教 (30782255)
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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 | 気孔 / 二酸化炭素 / アブシシン酸 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では植物気孔のもつ「ストレスに対処する」機構と「二酸化炭素取り込み量を制御する」機構を分離し、後者のメカニズムの完全解明に向けた知見を得ることを目的とする。そのために「ストレス対処機構」の中枢であるアブシシン酸応答機構と独立した「純粋な二酸化炭素応答機構」に関わる新規遺伝子を同定し、その機能を精査する。
令和2年度では、二酸化炭素濃度上昇に対するアブシシン酸非依存的気孔閉鎖応答に異常をもつ変異体の選抜および変異体の原因遺伝子同定のための遺伝子マッピングを実施した。変異原処理を施したシロイヌナズナColumbia系統を自殖させたM2植物の中から、二酸化炭素濃度を上昇させたときの気孔閉鎖応答が野生株とは異なる挙動を示し、かつアブシシン酸に対する気孔閉鎖応答が正常な変異体を、葉面温度、蒸散速度、光合成活性、気孔開度を指標に探索した結果、目的の表現型と合致する変異体候補を2系統単離した。さらにこれらについて遺伝子マッピングおよび次世代シーケンスを行い、それぞれ原因遺伝子の候補を数種類まで絞り込むことができた。現在は原因遺伝子を同定するため、引き続き遺伝子マッピングによる原因遺伝子座乗位置の絞り込みを進めるとともに、相補性検定を行うために正常型の原因遺伝子候補を変異体に導入した形質転換体作出の準備を進めている。形質転換体作出後は、気孔応答性が正常型に復帰するかを調べることで、候補遺伝子が原因遺伝子であるかどうかを確かめる。
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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
新型コロナの影響でアブシシン酸（海外生産）の入荷が止まった影響などによって変異体の選抜母集団を当初の予定より増やせなかったが、それまでに単離した変異体候補の中から、目的とする表現型と合致する変異体候補を見いだし、さらに原因遺伝子の候補を絞り込むことができた。相補性検定のための形質転換体作出の準備も問題なく進んでいる。またアブシシン酸を用いる実験については、国内生産品のアブシシン酸に切り替えるための予備実験を進めている。そのため、おおむね研究は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
既に単離した変異体については、令和3年度中に遺伝子マッピングと相補性検定を完了させ、原因遺伝子を同定することを目指す。また試薬入手の問題で、当初の予定より早い段階で切り上げた変異体選抜についても、代替品試薬を用いた予備実験が終了し次第再開する。新たに選抜した変異体についても、既に単離した変異体と同様に遺伝子マッピング・次世代シーケンスによって原因遺伝子の候補を絞り込み、原因遺伝子を同定するための相補性検定を実施する。原因遺伝子同定後は、同定遺伝子の発現の組織特異性や遺伝子産物の孔辺細胞内局在、また二酸化炭素シグナル伝達に関わる既知の因子との相互作用を調べる。さらに、この応答機構が働く際に孔辺細胞内の代謝物質に起きている変化を調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナの影響で一時期在宅勤務を余儀なくされたこと、アブシシン酸をはじめ海外生産品の試薬の一部が入手できなくなったために変異体選抜を途中で切り上げたこと、国内外の学会発表が中止もしくはオンライン発表への変更があったことなどから、予定よりも物品費、旅費、その他の支出が減少した。そこで令和3年度では、令和2年度までに単離することに成功した変異体の原因遺伝子を同定し、同定した遺伝子の機能解析を行うという当初の計画に加え、令和2年度において途中で切り上げた変異体選抜についても、代替品試薬を用いた予備実験が終了し次第再開する（新たに選抜した変異体についても、既に単離した変異体と同様に遺伝子マッピング・次世代シーケンス・相補性検定によって原因遺伝子を同定する）。また国内外の学会（オンラインもしくは対面）に積極的に参加し、研究成果を発表する。これらの経費として、令和3年度分助成金に加え、令和2年度未使用分の助成金を用いる。
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