2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development |
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| Project/Area Number |
25113010
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平井 優美 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90415274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望月 敦史 国立研究開発法人理化学研究所, 望月理論生物学研究室, 主任研究員 (10304726)
及川 彰 山形大学, 農学部, 准教授 (50442934)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 代謝ネットワーク / 発生 / メタボロミクス / 数理モデリング / 分子遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタボローム解析支援班として、液体クロマトグラフィー質量分析機を理化学研究所に導入し、非ターゲットメタボローム分析系を立ち上げた。これに加え、理化学研究所の既存のメタボローム分析技術であるワイドターゲット分析系、キャピラリー電気泳動質量分析機によるイオン性代謝産物の非ターゲットメタボローム分析系を用いて、計画班員、公募班員との共同研究を多数行なった。また、発生を制御する代謝経路の発見を目的として、シロイヌナズナのチトクロムP450機能破壊株を収集し、葉の形や根の長さなどの形態的表現型を定量的に解析した。野生型と異なる表現型を示した株について再現性を確認中であり、今後は選抜された株のメタボローム解析等を行なう計画である。
さらに、化学反応ネットワークの構造だけから、酵素量の摂動に対するシステムの応答を定性的に予測する数理理論を構築した。様々な仮想的ネットワークに対して解析を行った結果、化学反応系の応答はネットワークの形と摂動を与える箇所に依存して大きく変化し、特徴的な振る舞いを示すと分かった。さらに解析を進め、ネットワークの形と摂動応答パターンを結びつける「一般則」を発見し、これらの成果をまとめて論文として出版した。また植物形態形成に重要な役割を持つオーキシンパターン形成の多様性を、一般性の高い数理モデルを用いて解明し、これを論文としてまとめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分子遺伝学的解析、数理モデリングとも、概ね計画通りに進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞種別メタボロミクス技術の開発は未だチャレンジングな取り組みではあるが、当領域の発展には重要な意味を持つ。技術開発が近年進んだ一細胞分析も視野に入れ、他の班員と共同で解析例を作っていきたいと考えている。
数理モデルに関しては、現在、ネットワーク理論を中心代謝系ネットワークに適用する準備を進めている。中心代謝系のネットワークには、未知の反応や制御が存在する可能性が高い。実験と我々の理論を比較することで、未知の制御の予測と検証を行い、実際の化学反応系を解明できると期待している。
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[Journal Article] Ectopic expression of myo-inositol 3-phosphate synthase induces a wide range of metabolic changes and confers salt tolerance in rice.2015
Author(s)
Kusuda, H., Koga, W., Kusano, M., Oikawa, A., Saito, K., Hirai, M.Y., Yoshida, K.T.
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Journal Title
Plant Science
Volume: 232
Pages: 49-56
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Expression level of a flavonoid 3'-hydroxylase gene determines pathogen-induced color variation in sorghum.2014
Author(s)
Mizuno, H., Yazawa, T., Kasuga, S., Sawada, Y., Ogata, J., Ando, T., Kanamori, H., Yonemaru, J.-i., Wu, J., Hirai, M.Y., Matsumoto, T., Kawahigashi, H.
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Journal Title
BMC Research Notes
Volume: 7
Pages: 761
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Frequency-dependent herbivory by a leaf beetle, Phaedon brassicae, on hairy and glabrous plants of Arabidopsis halleri subsp gemmifera.2014
Author(s)
Sato, Y., Kawagoe, T., Sawada, Y., Hirai, M.Y., Kudoh, H.
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Journal Title
Evolutionary Ecology
Volume: 28
Pages: 545-559
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Metabolite Profiling of Root Exudates of Common Bean under Phosphorus Deficiency.2014
Author(s)
Tawaraya, K., Horie, R., Saito, S., Wagatsuma, T., Saito, K., Oikawa, A.
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Journal Title
Metabolites
Volume: 4
Pages: 599-611
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Integrated analysis of transcriptome and metabolome of Arabidopsis albino or pale green mutants with disrupted nuclear-encoded chloroplast proteins.2014
Author(s)
Satou, M., Enoki, H., Oikawa, A., Ohta, D., Saito, K., Hachiya, T., Sakakibara, H., Kusano, M., Fukushima, A., Saito, K., Kobayashi, M., Nagata, N., Myouga, F., Shinozaki, K., Motohashi, R.
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Journal Title
Plant Mol. Biol.
Volume: 85
Pages: 411-428
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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