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2016 年度 実績報告書

周期植物の種間比較による周期遺伝子の探索

研究課題

研究課題/領域番号 26840126
研究機関独立行政法人国立科学博物館

研究代表者

柿嶋 聡  独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 支援研究員 (30648580)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード一斉開花 / 周期植物 / 周期遺伝子 / コダチスズムシソウ / キツネノマゴ科 / 時計遺伝子
研究実績の概要

周期植物とは2年以上の決まった周期で集団が一斉に開花し、枯死してしまう植物である。周期植物はそれぞれの個体が2年以上の長期間を厳密に測ることで同調的に開花していることから、長期間を正確に測る生物時計システムを持つと考えられる。そこで本研究課題では、6年周期で一斉開花・枯死するコダチスズムシソウ(キツネノマゴ科イセハナビ属)を材料に、6年を測る時計遺伝子(周期遺伝子)を探索することを目的とした。
どのような環境シグナルを用いて正確に長期間を測っているのかを明らかとするため、日長(短日、長日、短日と長日の交互)と気温(低温、高温、低温と高温の交互)を制御した栽培実験を行った。その結果、日長の違いは開花までの時間に影響を与えない一方で、気温が開花までの期間を認識するために重要である可能性が示唆された。この結果は、周期植物において、長期間を測るために重要な環境シグナルを初めて明らかにしたものである。
6年目に開花する形質および1回繁殖性の形質についてQTL解析を行うため、コダチスズムシソウと、毎年開花する複数回繁殖型の近縁種オキナワスズムシソウの交配により得られたF2雑種集団を作成した。これらF2雑種個体のジェノタイピングをRAD-seqを用いて行った。また、6年目より早く開花した個体および枯死個体を記録することによりフェノタイピングを進めた。
発芽から開花までの期間の遺伝子発現変動を追うことにより、周期遺伝子の探索を行った。発芽からの経過年数が異なる栽培個体を用いてサンプリングを行い、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行った。これまでに、代表個体を用いたRNA-seqデータから、多くの開花関連遺伝子のホモログを検出することに成功した。これらの遺伝子について、開花までの発現変動から、周期遺伝子あるいは周期遺伝子の下流に存在する遺伝子の探索を進めている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] University of Connecticut(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Connecticut
  • [国際共同研究] Taiwan National Normal University/National Museum of Natural Science(台湾)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Taiwan National Normal University/National Museum of Natural Science
  • [国際共同研究] LIPI(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      LIPI
  • [雑誌論文] Genomic divergence and lack of introgressive hybridization between two 13-year periodical cicadas supports life-cycle switching in the face of climate change2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Koyama, Hiromu Ito, Tomochika Fujisawa, Hiroshi Ikeda, Satoshi Kakishima, John Cooley, Chris Simon, Jin Yoshimura, Teiji Sota
    • 雑誌名

      Molecular Ecology

      巻: 25 ページ: 5543-5556

    • DOI

      10.1111/mec.13858

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The effects of rainfall on the population dynamics of an endangered aquatic plant, Schoenoplectus gemmifer (Cyperaceae)2016

    • 著者名/発表者名
      Koshi Kitamura, *Satoshi Kakishima , Takashi Uehara, Satoru Morita, Kei-ichi Tainaka, Jin Yoshimura
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 11 ページ: e0157773

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0157773

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 6 年周期植物コダチスズムシソウの一斉開花における送粉と繁殖干渉の検証2017

    • 著者名/発表者名
      柿嶋聡、内貴章世、西田佐知子
    • 学会等名
      日本植物分類学会第15回大会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-10 – 2017-03-12
  • [学会発表] 6年周期一斉開花植物コダチスズムシソウの生物時計に重要な環境シグナル2016

    • 著者名/発表者名
      柿嶋聡、吉村仁、長谷部光泰、塚谷裕一
    • 学会等名
      第48回種生物学シンポジウム
    • 発表場所
      キロロ トリビュートポートフォリオホテル 北海道(北海道・余市郡赤井川村)
    • 年月日
      2016-12-02 – 2016-12-04
  • [学会発表] 6年周期植物コダチスズムシソウの生物時計システムに重要な環境シグナルは何か?2016

    • 著者名/発表者名
      柿嶋聡、吉村仁、長谷部光泰、塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-19

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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