微小器官でのエピゲノム解析系を用いた植物生殖系列の確立の解明

利用微生物表观基因组分析系统阐明植物种系的建立

• 批准号: 20J01486
• 负责人: 肥後 あすか
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01486/
• 关键词: エピゲノム動態; 茎頂分裂組織; 生殖; イネ

エピゲノムに関する変異は配偶子形成・受精・胚発生などに異常をきたすことから、有性生殖の成功にはエピゲノムの制御が重要であると言える。植物の生殖細胞の分化過程では、DNA メチル化がダイナミックに変化することが知られている。しかし、CG メチル化はゲノムインプリンティングなど有性生殖における機能が分かりつつある一方で、CHH メチル化は、特徴的な動態を示すにも関わらず、その機能は不明である、DNA メチル化とヒストン修飾は相互に作用して、クロマチン構造や転写因子の標的への結合能の制御に関与することがわかってきた。植物の生殖細胞の分化過程の本質を理解するためには、DNA メチル化・ヒストン修飾-クロマチン構造-遺伝子発現の関係を明らかにする必要があると考えられる。そこで、本研究課題では、微量試料でのエピゲノム解析の新規技術を植物の発生学に導入し、花成から生殖細胞分化までのDNA メチル化およびヒストン修飾の動態を解析し、その遺伝子発現に対する影響を明らかにすることで、植物の生殖細胞の分化過程の本質を理解することを研究の目的とした。今年度は、Post Bisulfite Adaptor Tagging (PBAT)法を用いて、単離したイネの茎頂分裂組織のDNAメチル化動体を花成の前と後で比較して明らかとなった、成果を論文として公表した。PBAT法により明らかとなったDNAメチル化動体をより時空間的に高解像度で解析するために、CG・CHG・CHHメチル化率を可視化できるイネ形質転換体の作成を行った。また、微小器官である単離したイネの茎頂分裂組織でのヒストン就職状態を解析するために、ChIL-seq法の条件検討を行ない、スライドガラス上で単離した組織の内部まで抗原抗体反応を行う条件を見いだした。

由于与表观基因组相关的突变会导致配子发生、受精、胚胎发育等方面的异常，因此可以说，表观基因组的控制对于有性生殖的成功至关重要。众所周知，DNA甲基化在植物生殖细胞的分化过程中动态变化。然而，虽然 CG 甲基化在有性生殖中的功能（例如基因组印记）逐渐为人所知，但 CHH 甲基化的功能尚不清楚，尽管它们表现出特征性的修饰相互作用以调节染色质结构和转录能力。与目标结合的因素。为了了解植物生殖细胞分化过程的本质，有必要明确DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质结构和基因表达之间的关系。因此，在这个研究项目中，我们将引入一种利用微小样本进行表观基因组分析的新技术来进行植物胚胎学，分析从开花到生殖细胞分化的DNA甲基化和组蛋白修饰的动态，并研究它们对基因表达的影响的目的。本研究旨在通过阐明以下内容来了解​​植物生殖细胞分化过程的本质。今年，我们将使用亚硫酸氢盐后接头标记（PBAT）方法来比较开花前后分离的水稻芽顶端分生组织的DNA甲基化动态，我们将在论文中公布结果。为了以更高的时空分辨率分析 PBAT 方法揭示的 DNA 甲基化动态，我们创建了可以可视化 CG、CHG 和 CHH 甲基化率的水稻转化体。此外，为了分析作为微生物的分离的水稻芽顶端分生组织中组蛋白的使用状态，我们研究了ChIL-seq方法的条件，并开发了到达组织内部的抗原抗体反应我们已经找到了这样做的条件。

项目成果

DNA methylation is reconfigured at the onset of reproduction in rice shoot apical meristem

DNA甲基化在水稻芽顶端分生组织繁殖开始时被重新配置

• DOI: 10.1038/s41467-020-17963-2
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 16.6
• 作者: Higo Asuka;Saihara Noriko;Miura Fumihito;Higashi Yoko;Yamada Megumi;Tamaki Shojiro;Ito Tasuku;Tarutani Yoshiaki;Sakamoto Tomoaki;Fujiwara Masayuki;Kurata Tetsuya;Fukao Yoichiro;Moritoh Satoru;Terada Rie;Kinoshita Toshinori;Ito Takashi;Kakutani Tetsuji;Shi
• 通讯作者: Shi

茎頂分裂組織の成長相転換におけるエピゲノムの動態～生殖細胞の分化の理解に向けて～

茎尖分生组织生长阶段转变过程中表观基因组的动态〜了解生殖细胞分化〜

• 发表时间: 2021
• 作者: 肥後あすか

DNA methylation is reconfigured at the onset of reproduction in rice shoot apical meristem

DNA甲基化在水稻芽顶端分生组织繁殖开始时被重新配置

• DOI: 10.1038/s41467-020-17963-2
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 16.6
• 作者: Higo Asuka;Saihara Noriko;Miura Fumihito;Higashi Yoko;Yamada Megumi;Tamaki Shojiro;Ito Tasuku;Tarutani Yoshiaki;Sakamoto Tomoaki;Fujiwara Masayuki;Kurata Tetsuya;Fukao Yoichiro;Moritoh Satoru;Terada Rie;Kinoshita Toshinori;Ito Takashi;Kakutani Tetsuji;Shi
• 通讯作者: Shi