環境感受性の進化が駆動する植物の種分化機構の解明

阐明环境敏感性演化驱动的植物物种形成机制

• 批准号: 22H02683
• 负责人: 池田 啓
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Okayama 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02683/
• 关键词: 進化生理学; 光受容体; 系統地理学; フィトクロム; 種分化; 環境感受性

本研究では，（１）植物の光受容体における環境感受性が開花特性に与える影響を明らかにすることと（２）日本列島から北極圏に広く分布する植物を例に，植物の光受容体における環境感受性が異なる緯度に生育する植物の間で異なるかを明らかにする研究に取り組んでいる。初年度は，（２）に関する実験の基礎を確立するために，北極圏に分布する様々な植物から光受容体遺伝子を単離することを行った。植物園などで植栽されている植物を用いて，10種の植物に由来するRNAを抽出した。RNAseq解析の受託サービスを利用し，それぞれの種で発現する遺伝子の塩基配列をde novo解析に適したプログラムを用いて網羅的に構築した。塩基配列を構築したそれぞれの遺伝子に対して，シロイヌナズナの相同遺伝子をBLASTで探索し，光受容体をコードする遺伝子を探索した。その結果，８種についてはphyBの全長に相当する塩基配列を入手することに成功した。また，それ以外の種についてもphyB以外のいくつかのフィトクロム遺伝子の塩基配列の全長を入手することに成功した。これらの塩基配列をもとに，５種を対象にphyB遺伝子の全長をPCR増幅するプライマーを構築し，phyB遺伝子の塩基配列における多型を調べる予備的な実験を行った。その結果，一部の種では異なる緯度に生育する個体の間で光感受性に影響する可能性のあるアミノ酸変異を持つことが明らかになったが，多くの種ではphyBの配列における保存性が極めて高いことが明らかになった。また，５種の植物については，分布全域を網羅するサンプルからゲノムワイドな遺伝的多型を明らかにし，光受容体における変異が自然選択を受けたかを解析するための基礎となるデータを入手することに成功した。

在本研究中，我们将（1）阐明植物光感受器的环境敏感性对开花特性的影响，以及（2）以从日本列岛到北极圈广泛分布的植物为对象，研究植物光感受器对开花特性的影响。例如，我们正在进行研究，以澄清生长在不同纬度的植物的环境敏感性是否不同。第一年，为了建立与（2）相关的实验基础，我们从分布于北极的各种植物中分离出了光感受器基因。使用植物园中种植的植物提取了 10 种植物的 RNA。使用合同RNAseq分析服务，我们使用适合从头分析的程序全面构建了每个物种中表达的基因的碱基序列。对于构建了碱基序列的每个基因，使用BLAST搜索拟南芥中的同源基因，并搜索编码光感受器的基因。结果，他们成功获得了八个物种的phyB全长对应的核苷酸序列。我们还成功获得了除phyB之外的其他物种的几种光敏色素基因的全长核苷酸序列。基于这些核苷酸序列，我们构建了5个物种phyB基因全长PCR扩增引物，并进行了初步实验以研究phyB基因核苷酸序列的多态性。结果表明，某些物种存在氨基酸变异，可能会影响生长在不同纬度的个体之间的光敏性，但在许多物种中，phyB 序列极其保守。此外，我们还将从覆盖其整个分布范围的样本中揭示五个植物物种的全基因组遗传多态性，并获得数据作为分析光感受器突变是否受到自然选择的基础，这非常成功。