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2018 年度 実績報告書

自然条件下における生物同調現象

研究課題

研究課題/領域番号 26221106
研究機関京都大学

研究代表者

工藤 洋  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569)

研究期間 (年度) 2014-05-30 – 2019-03-31
キーワードフェノロジー / トランスクリプトーム / 遺伝子発現 / ヒストン修飾
研究実績の概要

「生物の同調現象」として植物の応答を研究することにより、それにかかわるメカニズムの機能を自然条件下で理解することが目的である。時系列トランスクリプトーム解析を元に3つの研究課題を実施した。①新規に発見した‘生育終了’同調現象の制御因子を同定し機能を解析すること。②複雑な自然状況下での遺伝子ネットワークの機能を理解すること。③遺伝子発現の応答をバオイマーカーとして利用し、環境を推定すること。
①シロイヌナズナ生育終了時期にいたる繁殖プロセスの詳細解析により、開花のピークが生育終了に先立って同調することを見出した。そこで新規因子のミュータントライン解析に併せて、既知因子の形質転換体を用いた閉鎖温室実験により、生育終了同調現象の制御因子候補を同定した。
②自然の複雑な状況における機能に焦点を当て、年間を通した季節トランスクリプトームを世界で初めて論文発表し(Nature Plants, 2019)、データベースを公開した。ヒストン修飾(活性修飾H3K4me3と抑制修飾H3K27me3)について、鍵となる花成抑制因子FLCについて、H3K27me3が過去の転写状況を反映して制御されること、またこのヒストン修飾が季節に沿った応答変化を逆行させないラチェットとして働くことをを見出した(論文準備中)。全ゲノムについては抑制型ヒストン修飾H3K27me3が多くの遺伝子で同調的の変化するという現象を発見したので、この同調的変化現象をより高次元のクロマチン構造として検出する実験を行った。
③トランスクリプトームをバイオマーカーとし、自然集団における植物ウイルスの感染の有無と感染量の推定を行った。ニューラルネットワークによる機械学習を用いた方法を開発した(論文準備中)。また、植物ウイルスとホスト植物の長期共存が成立するために季節バランスについての詳細解析を実施した(論文準備中)。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Earlham Institute(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Earlham Institute
  • [雑誌論文] Annual transcriptome dynamics in natural environments reveals plant seasonal adaptation2019

    • 著者名/発表者名
      Nagano AJ, Kawagoe T, Sugisaka J, Honjo MN, Iwayama K, Kudoh H
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 5 ページ: 74-83

    • DOI

      10.1038/s41477-018-0338-z.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self‐organizing researcher networks in the plant sciences2018

    • 著者名/発表者名
      2.Dodd AN, Harper H, Hiscock S, Koch MA, Kudoh H, Oyama T, Schumacher K, Shimada T, Tamura MN.
    • 雑誌名

      Plants, People, Planet

      巻: 1 ページ: 44~47

    • DOI

      10.1002/ppp3.2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoperiod-temperature phase lag: A universal environmental context of seasonal developmental plasticity2018

    • 著者名/発表者名
      Kudoh H.
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 61 ページ: 5~11

    • DOI

      10.1111/dgd.12579

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Survey on Plant Viruses in Natural Brassicaceae Communities Using RNA-Seq.2018

    • 著者名/発表者名
      Kamitani M, Nagano AJ, Honjo MN, Kudoh H.
    • 雑誌名

      Microbial Ecology

      巻: online ページ: 1-9

    • DOI

      10.1007/s00248-018-1271-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronisation of Arabidopsis floering time and whole-plant senescence in seasonal environments.2018

    • 著者名/発表者名
      Miryeganeh M, Yamaguchi M & Kudoh H.
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 8 ページ: 20282

    • DOI

      s41598-018-28580-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Morphology and genome size of the widespread weed Cardamine occulta: how it differs from cleistogamic C. kokaiensis and other closely related taxa in Europe and Asia.2018

    • 著者名/発表者名
      Marek Slenker, Judita Zozomova-Lihova, Terezie Mandakova, Hiroshi Kudoh, Yunpeng Zhao, Akiko Soejima, Tetsukazu Yahara, Katarina Skokanova, Stanislav Spaniel, Karol Marhold.
    • 雑誌名

      Botanical Journal of the Linnean Society

      巻: 187 ページ: 456-482

    • DOI

      10.1093/botlinnean/boy030/5039644

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic differentiation in cauline-leaf-specific wettability of a rosette-forming perennial Arabidopsis from two contrasting montane habitats2018

    • 著者名/発表者名
      Aryal B, Shinohara W, Honjo MN, Kudoh H.
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 121 ページ: 1351~1360

    • DOI

      10.1093/aob/mcy033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phylogenetic relationships of Aurantioideae (Rutaceae) based on RAD-Seq2018

    • 著者名/発表者名
      Nagano Y, Mimura T, Kotoda N, Matsumoto R, Nagano AJ, Honjo MN, Kudoh H, Yamamoto M.
    • 雑誌名

      Tree Genetics & Genomes

      巻: 14 ページ: 1-11

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11295-017-1223-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Long-Term “In Natura” Study Sites of Arabidopsis halleri for Plant Transcription and Epigenetic Modification Analyses in Natural Environments2018

    • 著者名/発表者名
      Kudoh H, Honjo MN, Nishio H, Sugisaka J.
    • 雑誌名

      Methods in Plant Molecular Biology

      巻: 1830 ページ: 41~57

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-8657-6_3

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular phenology: seasonal transcriptpmics and epigenomics in plants.2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kudoh
    • 学会等名
      マクロ生物学 百花繚乱
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハクサンハタザオ自然集団における日周リズム遺伝子の検出とその季節変化2019

    • 著者名/発表者名
      村中智明,本庄三恵,川越哲博,永野惇,工藤洋
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
  • [学会発表] 年周トランスクリプトームから見る植物の季節適応2019

    • 著者名/発表者名
      永野惇,川越哲博,杉阪次郎,本庄三恵,岩山幸治,工藤洋
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
  • [学会発表] シロイヌナズナとミチタネツケバナにおける根の皮層形成の分子機構の比較2019

    • 著者名/発表者名
      豊倉浩一,郷達明,坂根雅人,Yrjo Helariutta,柿本辰男,工藤洋,深城英弘
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
  • [学会発表] ハクサンハタザオにおける季節的な前歴環境による直接・間接プライミング2019

    • 著者名/発表者名
      本庄三恵,村中智明,西尾治幾,伊藤佑,榮村奈緒子,工藤洋
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
  • [学会発表] シロイヌナズナの開花と枯死に関する季節同調の研究2019

    • 著者名/発表者名
      嘉美千歳,工藤洋
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
  • [学会発表] RNA-Seqを用いたアブラナ科植物群集におけるウイルス感染の探索2019

    • 著者名/発表者名
      神谷麻梨,永野惇,本庄三恵,工藤洋
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] 琵琶湖堆積物からの過去100年のウイルス叢復2019

    • 著者名/発表者名
      本庄三恵,槻木玲実,加三千宜,岡崎友輔,木村成子,吉田天士,左子芳彦,工藤洋
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] 多年草ハクサンハタザオの葉面クチクラワックスの標高二型とその生態的意義2019

    • 著者名/発表者名
      湯本原樹,本庄三恵,佐々木結子,太田啓之,工藤洋
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] 植物における季節的な前歴環境における直接・間接プライミング2019

    • 著者名/発表者名
      本庄三恵,村中智明,伊藤佑,西尾治幾,榮村奈緒子,工藤洋
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] ミジンコ遺骸・DNA情報から紐解く琵琶湖生態系の変化:栄養カスケードに着目して2019

    • 著者名/発表者名
      槻木玲美,本庄三恵,加三千宜,早川和秀,工藤洋
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] Genet-specific spatial epigenetic structure detected in a clonal plant population2018

    • 著者名/発表者名
      Araki KS, Kubo T & Kudoh H
    • 学会等名
      12th Clonal Plant Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物の葉面撥水性における標高傾度に沿った遺伝的集団分化2018

    • 著者名/発表者名
      Biva Aryal、本庄三恵、篠原渉、工藤洋
    • 学会等名
      第20回日本進化学会
  • [学会発表] 季節的温度環境がもたらすウイルス-宿主の長期共存機構2018

    • 著者名/発表者名
      本庄三恵、永野惇、川越哲博、杉阪次郎、榮村奈緒子、神谷麻梨、工藤洋
    • 学会等名
      第20回日本進化学会
  • [学会発表] ヒストン修飾 H3K27me3 のエピジェネティックランドスケープ変化による植物の季節応答2018

    • 著者名/発表者名
      西尾治幾、伊藤佑、工藤洋
    • 学会等名
      第20回日本進化学会
  • [学会発表] アブラナ科ハクサンハタザオにおける葉面クチクラワックスの標高二型とその機能2018

    • 著者名/発表者名
      湯本原樹、本庄三恵、佐々木結子、太田啓介、工藤洋
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] 自然条件下における生物同調現象に関与する因子の探索2018

    • 著者名/発表者名
      嘉美千歳、工藤洋
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] Why the circadian clock is circadian: the local adaptation of circadian periods in the photoperiodic flowering of a Japanese short-day duckweek2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Muranaka, Hiroshi Kudoh, Tokitaka Oyama
    • 学会等名
      Mechanisms of Evolution and Biodiversity
    • 国際学会
  • [学会発表] H3k27me3-mediated robust mechanism for seasonal adaptation to the fluctuating.2018

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nishio, Atsushi Nagano, Diana Buzas, Koji Iwayama, Tasuku Ito, Hiroshi Kudoh.
    • 学会等名
      Mechanisms of Evolution and Biodiversity
    • 国際学会
  • [学会発表] Evidence for adaptive evolution of a high-mountain dwarf of Lysimachia japonica (Primulaceae) endemic to Yakushima, Japan.2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Shinohara, Akihiro Kakezawa, Hiroshi Kudoh.
    • 学会等名
      Mechanisms of Evolution and Biodiversity
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular phenology: a long-term in natura study of a perennial Arabidopsis on the seasonality of gene expression and epigenetic regulation.2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kudoh, Jiro Sugisaka, Tomoaki Muranaka, Tasuku Ito, Haruki Nishio, Mie N. Honjo.
    • 学会等名
      Mechanisms of Evolution and Biodiversity
    • 国際学会
  • [学会発表] Field epigenetics: seasonal analyses of histone modifications in a natural plant population.2018

    • 著者名/発表者名
      Nishio H, Ito T, Honjo MN, Muranaka T, Kudoh H.
    • 学会等名
      Second Interdisciplinary and Research Alumni Symposium iJaDe2018.
    • 国際学会
  • [学会発表] Field epigenetics: seasonal analyses of histone modifications in a natural plant population.2018

    • 著者名/発表者名
      Kudoh H.
    • 学会等名
      4th East Asia Agricultural Genome Scientists Forum.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 抑制型ヒストン修飾 H3K27me3におけるエピジェネティックランドスケープの季節変化.2018

    • 著者名/発表者名
      工藤 洋
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会.
    • 招待講演
  • [学会発表] 大量の野外RNA-seqデーターから分かること:日周変動遺伝子解析の場合2018

    • 著者名/発表者名
      村中智明,本庄三恵,川越哲博,永野惇,工藤洋
    • 学会等名
      第50回種生物シンポジウム
  • [学会発表] クサトベラの種子散布に関わる果実二型をもたらす形態的差異と遺伝子基盤.2018

    • 著者名/発表者名
      榮村奈緒子,内貴章世,梶田忠,吉永新,高部圭司,本庄三恵,工藤洋
    • 学会等名
      第50回種生物シンポジウム
  • [学会発表] 季節環境がもたらすウイルスー宿主の長期共存機構.2018

    • 著者名/発表者名
      本庄三恵,永野惇,川越哲博,杉阪次郎,榮村奈緒子,神谷麻梨,工藤洋
    • 学会等名
      第50回種生物シンポジウム
  • [学会発表] フィールド・トランスクリプトミクス/エピゲノミクス:分子フェノロジーにみる植物の長期環境応答.2018

    • 著者名/発表者名
      工藤 洋
    • 学会等名
      第50回種生物シンポジウム
    • 招待講演
  • [備考] 全遺伝子の働きの季節変化を自然条件下で捉えることに成功

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/190108_1.html

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公開日: 2019-12-27  

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