ゲノム情報科学に基づく環境応答性プロモーターの動作原理の還元論的解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで
• 研究課題/領域番号: 25120712
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 植物ゲノム / 合成プロモーター / 環境応答

研究概要

マイクロアレイデータをもとにした転写制御配列の予測のための情報基盤整備として次世代シークエンサーを用いたプロモーター位置の決定を行い、得られたデータを植物プロモーターデータベース（ppdb、http://ppdb.agr.gifu-u.ac.jp）へ取り込んだ。
プロモーター予測精度の検証を光防御系遺伝子であるELIP2、根でのリンゴ酸搬出因子であるAtALMT1を例におこなったところ、９０％以上の精度で新規転写制御因子を予測できることがわかった。
合成プロモーターを作成し、植物体内における機能検証を行ったところ、UV-B、強光ストレス、低温ストレス、のすべてに快活な応答を示す系統を作成することができた。このプロモーターには２種類の転写制御因子が組合せて用いられているが、その向きや順番をすることによる効果を解析したところ、向き、順序共に変更しても機能に影響しないことがわかった。

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

実験検証により確かめられたプロモーター予測の精度は期待以上であった。

今後の研究の推進方策

今後は、同定された２種類の転写制御配列の組合せによる環境応答性の「合成」のうちわけに迫って行きたい。また、複合ストレスに対する転写応答の増幅機構についてもアプローチしていきたい。

研究成果

• [雑誌論文] ppdb: Plant Promoter Database ver 3.0 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hieno A, Naznin HA, Hyakumachi M, Sakurai T, Tokizawa M, Koyama H, Sato N, Nishiyama T, Hasebe M, Zimmer AD, Dang D, Reski R, Rensing S, Obokata J, Yamamoto YY
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 42 ページ: D188-1192
  • DOI: 10.1093/nar/gkt1027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of environmental stress in plants with the aid of marker genes for H2O2 responses (2013)
  • 著者名/発表者名: Hieno A, Naznin HA, Sawaki K, Koyama H, Sakai Y, Ishino H, Hyakumachi M. Yamamoto YY
  • 雑誌名: Methods Enzymol 巻: 527 ページ: 221-237
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-405882-8.00012-X
  • 査読あり
• [学会発表] 乾燥環境下における単子葉植物（イネ・トウモロコシ）特異的シス因子の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 圓山恭之進、後藤新悟、中島一雄、山本義治、櫻井哲也
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] JAZ-MYCモジュールを介したNO初期認識機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三田村梨帆、野元美佳、森毅、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] サリチル酸シグナルにおける新奇NPR1相互作用因子の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野元美佳、森毅、Rajinikanth Mohan、岡和、時澤睦朋、秋光和也、山本義治、Xinnian Dong、多田安臣
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] 過酸化水素に対する転写応答のマイクロアレイ解析と転写制御配列のin silico予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日恵野綾香、Most. Hushna Naznin、百町満朗、澤木克亘、小山博之、樋口美栄子、花田耕介、松井南、時澤睦朋、趙成日、山本義治
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] シロイヌナズナにおける強光・低温ストレス応答の関連解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 速水 菜月、石野はるか、内藤彩乃、日恵野綾香、樋口美栄子、花田耕介、松井 南、山本義治
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] ATG開始コドン欠損型の偽遺伝子化はゲノム上で転写領域の消失を引き起こす (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤壮一郎、松尾充啓、松崎素道、山本義治、小保方潤一
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Prediction of the core cis-regulatory elements responsible for salicylic acid-dependent gene expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori T, Nomoto M, Tokizawa M, Akimitsu K, Yamamoto YY, Tada Y
  • 学会等名: 香川大学農学部主催「ファイトジーンの可能性と未来VI（国際学会）」
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20131028-20131028
• [学会発表] Nitric oxide activates JAZ-mediated signaling pathway in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitamura R, Nomoto M, Tokizawa M, Akimitsu K, Yamamoto YY, Tada Y
  • 学会等名: 香川大学農学部主催「ファイトジーンの可能性と未来VI（国際学会）」
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20131028-20131028
• [学会発表] 一酸化窒素が活性化するジャスモン酸シグナル伝達機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三田村梨帆、野元美佳、森毅、時澤睦朋、秋光和也、山本義治、多田安臣
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西支部会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20130926-20130927
• [学会発表] 出芽酵母の遺伝子プロモータにおけるアセトアルデヒド特異的応答配列の探索とMet4依存的硫黄代謝系の機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優太、松山明加、山本義治、早川享志、中川智行
  • 学会等名: 日本生物工学会年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20130918-20130920
• [学会発表] アルミニウム応答性リンゴ酸トランスポーターALMT1遺伝子の転写制御機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 時澤睦朋、小林安文、小林佑理子、山本義治、小山博之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたシロイヌナズナの転写開始点位置の大規模同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 時澤睦朋、櫻井哲也、黒谷篤之、篠崎一雄、山中啓史、小山博之、鈴木穣、菅野純夫、小保方潤一、山本義治
  • 学会等名: 第三回NGS現場の会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20130904-20130905
• [学会発表] サリチル酸シグナル伝達におけるNPR1応答性シスエレメントの同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森毅、野元美佳、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • 学会等名: 感染生理談話会
  • 発表場所: 北陸粟津温泉
  • 年月日: 20130819-20130821
• [学会発表] 植物免疫応答における一酸化窒素応答性因子の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三田村梨帆、 野元美佳、 森毅、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • 学会等名: 感染生理談話会
  • 発表場所: 北陸粟津温泉
  • 年月日: 20130819-20130821
• [学会発表] 光防御関連遺伝子ELIP2プロモーターに含まれる、強光、UV-B、低温ストレス応答を統合する制御配列 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水菜月、坂井優作、吉岡洋平、百町満朗、時澤睦朋、井内聖、小林正智、齋藤竜典、小林佑理子、小山博之、山本義治
  • 学会等名: 日本光合成学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130531-20130601
• [学会発表] バイオインフォマティクスに基づく植 物プロモーター解析
  • 著者名/発表者名: 速水菜月、日恵野綾香、Naznin Most. Hshuna Ara、百町満朗、時澤睦朋、小林佑理子、小山博之、井内聖、小林正智、山本義治
  • 学会等名: 日本植物病理学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 過酸化水素応答を担う転写制御配列の予測と転写ネットワーク解析
  • 著者名/発表者名: 日恵野綾香、Naznin Most. Hushna Ara、百町満朗、澤木克亘、小山博之、樋口美栄子、花田耕介、松井南、山本義治
  • 学会等名: 日本植物病理学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [備考] Plant Promoter Database
  • URL: http://ppdb.agr.gifu-u.ac.jp