クロマチン構造解析による果実組織依存的な転写制御ネットワークの解明

通过染色质结构分析阐明水果组织依赖性转录控制网络

基本信息

批准号：
20K06011
负责人：
篠崎良仁
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

果実はヒトの健康に寄与する様々な有用機能性成分の重要な供給源となっている．植物器官の中でも果実は多様性に富んだ複雑な構造を有しており，多くの有用成分の蓄積量は構成組織の種類や発達ステージによって異なる．しかし，果実において各組織固有の遺伝子発現を制御する機構の全容は明らかとなっていない．本研究では，果実における組織構造発達や有用物質蓄積性を制御する技術の開発につながる知見を得るため，発達中のトマト果実をモデルとしたクロマチン構造の組織間比較を行い，組織依存的な転写調節領域の網羅的同定を試みる．本年度は，前年度に得た組織別トランスクリプトームデータを用いた共発現解析を行い，組織依存的な発現遺伝子群を同定した．その結果，胚珠におけるDNA脱メチル化，胎座組織におけるテルペノイド代謝，果実中心組織におけるデンプン合成，果皮におけるペクチン代謝などに関する遺伝子群の共発現が明らかとなった．さらに，未受粉の胚珠で特異的な高発現を示すエチレン生合成遺伝子に着目し，ゲノム編集による欠損変異を導入して機能解析を行った．その結果，同遺伝子が未受粉な子房におけるエチレン生成および着果抑制に関与することを示唆する結果を得た．また，前年度のATAC-Seq解析の結果をうけ，抽出核の健全性をより高めるための核抽出手法の再検討を行った．しかし，目標としてレベルの品質を上回る核を果実組織から安定的に得るプロトコルの確立までには至らなかった．

水果是有助于人类健康的各种有用功能成分的重要来源。在植物器官中，果实具有多样且复杂的结构，许多有用成分的积累因组成组织的类型和发育阶段而异。然而，控制水果中每个组织特异基因表达的整个机制尚不清楚。在本研究中，为了获得能够控制水果中组织结构发育和有用物质积累的技术发展的知识，我们以发育中的番茄果实为模型，对染色质结构进行了组织间比较，并研究了染色质结构的影响。尝试全面识别组织依赖性转录。今年，我们利用前一年获得的组织特异性转录组数据进行了共表达分析，并鉴定了组织依赖性表达基因。结果揭示了与胚珠中DNA去甲基化、胎盘组织中萜类代谢、中央果实组织中淀粉合成以及果皮中果胶代谢相关的基因的共表达。此外，我们关注在未授粉胚珠中特异性高表达的乙烯生物合成基因，并通过基因组编辑引入缺失突变来进行功能分析。结果，我们获得的结果表明，相同的基因参与未授粉子房中乙烯的产生和坐果抑制。此外，根据前一年ATAC-Seq分析结果，我们重新审视了核提取方法，以进一步提高提取细胞核的完整性。然而，尚不可能建立一个从超过目标质量水平的水果组织中稳定获取果仁的方案。