2017 Fiscal Year Annual Research Report
栄養状態を反映する発現バイオマーカーの体系的作出と利用
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16H06171
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
永野 惇 龍谷大学, 農学部, 講師 (00619877)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トランスクリプトーム / 栄養 / リン / 発現マーカー / 統計モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素やリンなどの主要な栄養成分やその他の必須元素の欠乏・過多は植物の生育に重大な影響を及ぼす。そのため植物体中のこれらの成分量、さらには吸収経路や転流による植物体内での動態を知ることは様々な局面で重要となる。本研究では、これらの成分量、吸収経路、植物体内動態などを推定することを可能とする遺伝子発現量をもとにしたマーカー（以下、発現マーカー）の開発を行う。前年度までに、申請者のグループが有するユニークな技術（スマートインキュベータ、低コスト多検体RNA-Seq、統計モデリング・機械学習）を駆使しつつ、イネ、ネギ、タバコを材料として、約２０００サンプルのRNA-seqデータの取得と、それらのデータを用いた解析によってリン量などに対する発現マーカーの作出を行った。また、これらの解析の過程で、発現マーカー作出のための新規データ解析手法を開発した。今年度は、様々な時刻、気温、光条件下で、リン条件を変えて栽培したサンプルを追加で取得し、数百サンプルについてRNA-Seqによるトランスクリプトームデータの取得を行った。特に、リン条件に関しては、北大・江澤グループと共同で、単純に施用量を変えるのではなく、根からの直接吸収量と菌根菌を経由した吸収量のそれぞれを制御して栽培を行ったサンプルを得た。これらのサンプルのトランスクリプトームデータから、吸収経路特異的にリンの吸収量を推定する発現マーカーのプロトタイプを得ることが出来た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
単純にリン量を推定可能な発現マーカーの作出に成功しただけでなく、吸収経路特異的なリン量を推定することが可能となりつつあるため、当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までにえられたイネ、ネギ、タバコのトランスクリプトームデータの解析を行うことで、汎用発現マーカーの作出と評価を行う。特に、リンに関するマーカーに注力して研究を進める。リンマーカーに関してはその吸収経路を区別して評価可能なことを示唆するデータをすでに得ている。そこで、今年度は吸収経路を区別した評価がどの程度の精度で行えているかを評価する。また、昨年度までに開発してきた、予測性能だけでなく結果の解釈性を高めた発現マーカー計算手法を活用することで、吸収経路特異的リンマーカーの計算に含まれた遺伝子のリストから、各吸収経路に関与する遺伝子の候補を提示し、可能であれば機能解析を行う。リン以外の栄養に関しては、単純な蓄積量のマーカーを超えるような、直接測定に大きな労力を要する対象のマーカーに特に注力して開発を継続する。例えば各種、栄養元素の転流の速度を測定することには、タイムコースでの実験や、トレーサーを用いた実験が必要であり、多大な労力を要する。そこで、これらの転流速度を推定するような発現マーカーを作出することで、大きな労力をかけることなく転流速度を推定することを可能とすることを目指す。
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