異質倍数体植物の環境適応性に関わるゲノム機能の解明

これまでの研究で、温帯産草本のミナトカモジグサ属植物の異質倍数体種Brachypodium hybridumが一方の祖先二倍体種Brachypodium staceiに固有のストレス応答を受け継ぎ、長期の高温ストレスに耐性を得たことが示唆された。そこで、B. hybridumにおける高温ストレス耐性獲得の要因となる遺伝子や小RNA分子を同定することを目的に、異質倍数体種とその祖先種の時系列トランスクリプトーム解析を進めた。通常環境と高温環境で育成したB. hybridumおよび祖先種の5時点分の葉サンプルの遺伝子発現データを、自己組織化マップによりクラスタリングした。ストレス応答に関連する機能をもつ遺伝子群が統計的に多く存在するクラスタを調べたところ、B. hybridumやB. staceiはストレス初期(高温環境3日目)に発現量が上がるクラスタにストレス応答関連遺伝子が多く存在した。この結果は、これまでの研究で示唆されたことと同等のものであり再現性が確認できた。また、B. hybridumでは高温ストレスの中期(高温環境6、9日目)に発現量が上がるクラスタにもストレス応答関連遺伝子が多く存在し、異質倍数体種に特徴的なストレス応答があることも示唆された。さらに、mRNAのシーケンス解析に用いたTotal RNAからsmall RNAのシーケンス解析も行い、これまでに獲得した表現系データとトランスクリプトームデータを統合した解析を進めた。また、これまでに培った異質倍数体種の遺伝子発現解析の技術を、日周期のトランスクリプトームデータに応用しB. hybridumおよび祖先種の遺伝子ネットワーク解析を行った。B. hybridumおよび祖先種の遺伝子ネットワークにおいて異なる中心性を示す遺伝子を網羅的に同定し、そのうちの一つが表現型に影響を与える遺伝子であることを明らかにした。

これまでの研究で、温帯産草本のミナトカモジグサ属植物の異質倍数体種Brachypodium hybridumが一方の祖先二倍体種Brachypodium staceiに固有のストレス応答を受け継ぎ、長期の高温ストレスに耐性を得たことが示唆された。そこで、B. hybridumにおける高温ストレス耐性獲得の要因となる遺伝子や小RNA分子を同定することを目的に、異質倍数体種とその祖先種の時系列トランスクリプトーム解析を進めた。通常環境と高温環境で育成したB. hybridumおよび祖先種の5時点分の葉サンプルの遺伝子発現データを、自己組織化マップによりクラスタリングした。ストレス応答に関連する機能をもつ遺伝子群が統計的に多く存在するクラスタを調べたところ、B. hybridumやB. staceiはストレス初期(高温環境3日目)に発現量が上がるクラスタにストレス応答関連遺伝子が多く存在した。この結果は、これまでの研究で示唆されたことと同等のものであり再現性が確認できた。また、B. hybridumでは高温ストレスの中期(高温環境6、9日目)に発現量が上がるクラスタにもストレス応答関連遺伝子が多く存在し、異質倍数体種に特徴的なストレス応答があることも示唆された。さらに、mRNAのシーケンス解析に用いたTotal RNAからsmall RNAのシーケンス解析も行い、これまでに獲得した表現系データとトランスクリプトームデータを統合した解析を進めた。また、これまでに培った異質倍数体種の遺伝子発現解析の技術を、日周期のトランスクリプトームデータに応用しB. hybridumおよび祖先種の遺伝子ネットワーク解析を行った。B. hybridumおよび祖先種の遺伝子ネットワークにおいて異なる中心性を示す遺伝子を網羅的に同定し、そのうちの一つが表現型に影響を与える遺伝子であることを明らかにした。