広島大学大学院统合生命科学研究科 教授 坊農秀雅
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(注: *は半角@に置き換えてください)
広島大学大学院统合生命科学研究科の新谷光雄大学院生、ゲノム編集イノベーションセンターの田村啓太特任助教、坊農秀雅教授らの研究グループは、モデル植物※4シロイヌナズナを対象に、公共データベースに蓄积された大规模な遗伝子発现データ※3をメタ解析※5しました。
环境ストレス※1は植物の生育や作物の生产性に悪影响を及ぼします。従来の研究では、これまでの実験结果よりストレスを伝える経路に関係すると判明している遗伝子を対象とした研究が大多数でした。対して本研究では、结果が知られていない遗伝子を含む大规模なデータから解析を行い、これまで関与するとは考えられていなかった新规遗伝子などの未知の要素に焦点を当て、新规研究テーマの提案を目指しました。
その结果、アブシジン酸(础叠础)※2およびABAと関連する塩、乾燥、浸透圧、低温の合計5つのストレス応答に関わる新たな候補遺伝子を同定しました。研究成果は、环境ストレスに強い作物の開発に貢献できる可能性があります。
本研究成果は、国際学術誌「Frontiers in Plant Science」に2024年3月22日付けでオンライン掲載されました。
论文タイトル
Meta-Analysis of Public RNA Sequencing Data of Abscisic Acid-Related Abiotic Stresses in Arabidopsis thaliana
着者
Mitsuo Shintani1), Keita Tamura2), Hidemasa Bono1)2)*
*Corresponding author(責任着者)
1) 広島大学大学院统合生命科学研究科
2) ゲノム編集イノベーションセンター
掲载雑誌
Frontiers in Plant Science
顿翱滨番号
干ばつや塩害などの环境ストレスは、気候変動の影響で今後ますます深刻化すると懸念されており、作物の安定生産を脅かしています。植物ホルモンのアブシジン酸(础叠础)は複数のストレスに共通して応答し、ストレス適応のための生理応答を引き起こします。ABAシグナル伝達経路の中心的な仕組みについては研究が進む一方、未知の制御因子も多く残されています。ストレス耐性メカニズムの理解とそれに基づく作物改良のためには、ABAに関連する複数のストレス下での遺伝子発現を網羅的に解析し、新たな制御因子を同定することが重要です。
本研究では、公共データベースに蓄积された216组のシロイヌナズナ遗伝子発现データを用いて、础叠础関连ストレス下での遗伝子発现を解析しました。その结果、础叠础、塩、乾燥、浸透圧、低温の5つのストレス処理に共通して発现量が変动する遗伝子が同定されました。シロイヌナズナの持つ约2万8千の遗伝子のうち、14の遗伝子が全てのストレス処理で発现上昇し、8つの遗伝子が全ての処理で発现低下しました。また、塩、乾燥、浸透圧ストレスで制御され、础叠础や低温ストレスでは制御されない遗伝子群も见出されました。大规模な遗伝子発现データのメタ解析により、个别の研究では见落とされていたストレス応答に関わる新たな候补因子を同定することができました。
本研究で得られた遺伝子リストには、ストレス応答における働きが未知のものが含まれており、ABA非依存的なストレス応答に関わる新規の候補因子である可能性が示唆されました。これらの遺伝子は、ゲノム編集ターゲット遺伝子の選定や新たなストレス応答メカニズムの解明のための重要な手がかりになると考えられます。データベース中のデータ数が増えれば、ストレス関連のデータも増加し、それらも含めてのデータ解析によって新たな発見が得られることも予測されます。同定された候補遺伝子の機能解析が進めば、将来的にはゲノム編集などの技術を用いて、环境ストレスに強い作物の開発につなげることができる可能性があります。また、本研究のアプローチは、他の植物種や、ストレス条件のデータにも応用可能であり、公共データベースの利活用により、基礎研究と産業応用に新たな知見がもたらされることが期待されます。
※1:环境ストレス: 植物は、自然環境下で生育するために、さまざまな环境ストレスに対応する能力を持っており、これらのストレスには、高温、低温、強光、暗黒、乾燥、降雨、塩などがある。
※2:ABA(アブシジン酸): 植物ホルモンの一種。环境ストレス下で合成が促進され、気孔の閉鎖や遺伝子発現の変化を通じて植物のストレスに対する適応を促す。
※3:遺伝子発現データ: 次世代シークエンサーを用いて、サンプル中の全RNAの配列を網羅的に解読することで得られるデータ。遺伝子の発現量を定量的に捉えることができる。
※4:モデル植物: モデル植物とは、生命現象の研究に用いられる植物のことで、飼育?繁殖や観察がしやすい、世代交代が早い、遺伝子情報の解明が進んでいる種が使われている。代表的なモデル植物としては、シロイヌナズナがある。
※5:メタ解析: 複数の独立した研究から得られたデータを統合し、個々の研究では検出が難しい知見を見出すことができる。
広島大学大学院统合生命科学研究科 教授 坊農秀雅
罢别濒:082-424-4013
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(注: *は半角@に置き換えてください)
掲載日 : 2024年04月05日
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