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2021 年度 実績報告書

エノコログサを用いた遺伝学的アプローチによる植物の窒素欠乏感知・応答機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K21271
研究機関名古屋大学

研究代表者

木羽 隆敏  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (20532097)

研究分担者 Bellegarde Fanny  名古屋大学, 生命農学研究科, 特任助教 (20867618)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワードSetaria viridis / エノコログサ / 窒素欠乏
研究実績の概要

本研究は、C4単子葉植物であるエノコログサ(Setaria viridis)を新たな順遺伝学的研究材料として開発するとともに、それを用いた植物の窒素欠乏応答の分子メカニズム解明に挑戦するものである。
本年度は次の3項目の研究を推進した。1. 窒素欠乏応答の基礎データの収集、2. 順遺伝学的解析の材料整備、3. 形質転換効率の向上。
1. エノコログサA10.1系統における窒素欠乏に応じた遺伝子発現変化を解析した。短期(24h)と長期(120h)の窒素欠乏処理を施した実生の根から抽出したtotal RNAを次世代シーケンシングに供した。そして、得られたシークエンスデータ解析のためのパイプラインを構築し、遺伝子発現解析を行なった。その結果、短期/長期の窒素欠乏に応じて発現変化する遺伝子を多数同定することに成功した。
2. 重イオンビーム照射により変異を導入したエノコログサM1種子プールから、M2 約1000ラインを整備した。GWAS解析のために約600の野生系統のゲノム配列を入手し、解析パイプライン構築のための準備を整えた。しかし、新型コロナ感染症に係る渡航制限等のため、アメリカの共同研究者からの野生系統入手ができず、GWAS解析は中断した。
3. エノコログサの形質転換は、主に完熟種子の胚盤由来のカルスにA. tumefaciensを感染させる方法で行われるが、効率が数%(A. tumefaciens感染したカルスあたり得られる形質転換個体)と低い点が問題であった。カルス誘導と再分化の培地組成を再検討したところ、銅イオン(II)と銀イオンを加えることで、10%程度まで形質転換効率を上昇させることができた。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Donald Danforth Plant Science Center/HudsonAlpha Institute for Biotechnology/Dep. Energy Joint Genome Institute(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Donald Danforth Plant Science Center/HudsonAlpha Institute for Biotechnology/Dep. Energy Joint Genome Institute
  • [雑誌論文] Excessive ammonium assimilation by plastidic glutamine synthetase causes ammonium toxicity in Arabidopsis thaliana2021

    • 著者名/発表者名
      Hachiya Takushi、Inaba Jun、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Toyooka Kiminori、Miyagi Atsuko、Kawai-Yamada Maki、Sugiura Daisuke、Nakagawa Tsuyoshi、Kiba Takatoshi、Gojon Alain、Sakakibara Hitoshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 4944

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25238-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Low nitrogen conditions accelerate flowering by modulating the phosphorylation state of FLOWERING BHLH 4 in Arabidopsis2021

    • 著者名/発表者名
      Sanagi Miho、Aoyama Shoki、Kubo Akio、Lu Yu、Sato Yasutake、Ito Shogo、Abe Mitsutomo、Mitsuda Nobutaka、Ohme-Takagi Masaru、Kiba Takatoshi、Nakagami Hirofumi、Rolland Filip、Yamaguchi Junji、Imaizumi Takato、Sato Takeo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: e2022942118

    • DOI

      10.1073/pnas.2022942118

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 植物における窒素の輸送機構2021

    • 著者名/発表者名
      木羽 隆敏、小西 美稲子、柳澤 修一
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 92 ページ: 76~91

    • DOI

      10.20710/dojo.92.2_76

  • [学会発表] The physiological role of trans-zeatin-type cytokinins in rice2022

    • 著者名/発表者名
      Takatoshi Kiba, Kahori Mizutani, Yumiko Takebayashi, Mikiko Kojima, Tokunori Hobo, Hitoshi Sakakibara
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 光合成依存的な細胞膜H+-ATPaseの活性化を介したシロイヌナズナ葉での硝酸取り込みの解析2022

    • 著者名/発表者名
      木下悟,鈴木孝征,木羽隆敏,榊原均,木下俊則
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Agrobacteriumサイトカイニン合成酵素Tmrの宿主細胞内プラスチドへの輸送経路の解析2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木嵩弘,橋本(杉本)美海,森仁志,木羽隆敏,榊原均
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 窒素栄養欠乏時の代謝と成長相転換制御に関わる転写因子の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      眞木美帆,久保晃生,佐藤靖武,Filip Rolland,木羽隆敏,高木純平,今泉貴登,山口淳二, 佐藤長緒
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける器官間シグナル伝達を介した鉄吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮, 井本駿平, 田村花, 神谷岳洋, 木羽隆敏, 榊原均
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [学会発表] 植物ホルモン・サイトカイニンによる植物成長制御 -側鎖修飾と長距離輸送の仕組みと役割-2021

    • 著者名/発表者名
      木羽隆敏
    • 学会等名
      第255回遺伝子機能解析部門セミナー
  • [備考]

    • URL

      https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/%7Eck/

  • [産業財産権] 遺伝子の発現を高める方法2021

    • 発明者名
      木羽隆敏、加藤紀夫、矢野 健太郎、工藤徹
    • 権利者名
      木羽隆敏、加藤紀夫、矢野 健太郎、工藤徹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-134983

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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