Elucidation of low temperature robustness in Saccharum complex and improvement toward cool C4 crops

サトウキビ、ススキおよび両者の雑種であるミスケーンのそれぞれの植物体を低温処理し、葉のサンプルからRNAを抽出・シークエンスを行い、遺伝子発現に関するトランスクリプトームデータを解析した。NOIseqソフトで発現変動遺伝子 (DEGs)を検出した。2倍以上で確率0.8以上を有意なDEGsとした。Rのphyperソフトを用いて遺伝子オントロジーと経路を決めた。false discovery rate (FDA) が0.001以下を、遺伝子として同定した。その結果、低温によるDEGsを同定し、シグナルトランスダクションおよび低温環境適応遺伝子を明らかにできた。雑種ミスケーンにおいて1,061個のDEGsは低温環境に適応するものであった。ミスケーン、サトウキビの低温環境に関するDEGsは、それぞれ、963個、856個であった。ストレス応答に関連する転写因子、WRKY, NAC, MYB, HSFのDEGsを同定した。これらの転写因子は低温ストレス応答性を示すものであった。ABA非依存低温シグナルトランスダクション経路、ABA代謝合成経路、C4光合成経路における遺伝子発現に関して、ミスケーンはススキと同じ挙動を示した。これらの遺伝子転写量の高発現は低温耐性を強化するものとして考えられた。定量リアルタイムPCR解析から、光合成経路の一つ、ピルビン酸リン酸ジキナーゼ(PPDK)の転写パターンに関して、ミスケーンはススキと同様に高い遺伝子発現を示した。そのため、ミスケーンは低温環境での光合成量が多いのは、ススキ由来のPPDK遺伝子が少なくとも関与していることが示唆された。

サトウキビ、ススキおよび両者の雑種であるミスケーンのそれぞれの植物体を低温処理し、葉のサンプルからRNAを抽出・シークエンスを行い、遺伝子発現に関するトランスクリプトームデータを解析した。NOIseqソフトで発現変動遺伝子 (DEGs)を検出した。2倍以上で確率0.8以上を有意なDEGsとした。Rのphyperソフトを用いて遺伝子オントロジーと経路を決めた。false discovery rate (FDA) が0.001以下を、遺伝子として同定した。その結果、低温によるDEGsを同定し、シグナルトランスダクションおよび低温環境適応遺伝子を明らかにできた。雑種ミスケーンにおいて1,061個のDEGsは低温環境に適応するものであった。ミスケーン、サトウキビの低温環境に関するDEGsは、それぞれ、963個、856個であった。ストレス応答に関連する転写因子、WRKY, NAC, MYB, HSFのDEGsを同定した。これらの転写因子は低温ストレス応答性を示すものであった。ABA非依存低温シグナルトランスダクション経路、ABA代謝合成経路、C4光合成経路における遺伝子発現に関して、ミスケーンはススキと同じ挙動を示した。これらの遺伝子転写量の高発現は低温耐性を強化するものとして考えられた。定量リアルタイムPCR解析から、光合成経路の一つ、ピルビン酸リン酸ジキナーゼ(PPDK)の転写パターンに関して、ミスケーンはススキと同様に高い遺伝子発現を示した。そのため、ミスケーンは低温環境での光合成量が多いのは、ススキ由来のPPDK遺伝子が少なくとも関与していることが示唆された。