A 'kinetic' analysis of environmental signals regulating winter length recognition in deciduous fruit trees.

调节落叶果树冬季长度识别的环境信号的“动力学”分析。

基本信息

批准号：
22H02334
负责人：
齋藤隆徳
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02334/
关键词：
自発休眠温暖化深層学習転移学習細胞培養 RNA-seq

项目摘要

リンゴ芽を用いて自発休眠前後のゲノム構造と転写変動との関係について、深層学習に基づき構築したモデルにより解析を行った。その結果、自発休眠の制御に関わると当初に想定したいた脂質・糖代謝・低温・低酸素・アブシシン酸応答といった５つのシグナルのうち、特に低温とアブシシン酸がリンゴの自発休眠の制御に重要な役割を果たしている可能性が伺えた。低温シグナルについては概日リズムを介して茎頂の発達制御を駆動していることを明らかにするとともに、アブシシン酸が非生物的ストレス応答へ作用していることも明らかとした。細胞分裂サイクルを中心とした茎頂の発達制御や、非生物的ストレスのうち酸化ストレスの自発休眠制御における重要性は、本研究で用いたリンゴのみならず様々な果樹で報告されており、過去の知見と一致するものと考えられた。さらに独自に開発した細胞モデルによりこれらの環境応答性について解析をしたところ、細胞モデルでも低温シグナルが細胞分裂サイクルに作用していることを確認できた。一方でアブシシン酸シグナルは低温に非依存的であり、どのような環境因子を受容しているかは明らかとすることはできなかった。すなわち環境因子という観点からみると、低温に依存して自発休眠を制御する経路と、低温に非依存的な経路が存在する可能性を見出した。現在は低温シグナルから茎頂の発達制御に関わる遺伝子の基礎的な解析を進めるとともに、アブシシン酸による制御を司る環境因子について解析を行っていく予定である。

利用基于深度学习构建的模型，我们利用苹果芽分析了自发休眠前后基因组结构与转录变异之间的关系。结果，在最初被认为参与自发休眠控制的五个信号中，包括脂质、糖代谢、低温、缺氧和脱落酸反应，我们发现低温和脱落酸对于自发休眠的控制尤为重要。它似乎在控制苹果的自发休眠中发挥了作用。我们阐明了低温信号通过昼夜节律驱动茎尖发育的控制，并且还阐明了脱落酸对非生物胁迫反应的作用。控制以细胞分裂周期为中心的茎尖发育和控制非生物胁迫中氧化胁迫引起的自发休眠的重要性不仅在本研究中使用的苹果中而且在各种果树中都有报道，并且在过去已有报道。这被认为与调查结果一致此外，当我们使用我们独立开发的细胞模型分析这些环境反应时，我们能够确认即使在细胞模型中低温信号也会影响细胞分裂周期。另一方面，脱落酸信号与低温无关，无法阐明它受到何种环境因素的影响。换句话说，从环境因素的角度来看，我们发现存在一条依赖于低温来控制自发休眠的途径，以及一条不依赖于低温的途径。目前，我们正在对基于低温信号的茎尖发育控制相关基因进行基础分析，并计划分析脱落酸控制的环境因素。