生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター No.11
NGRC ニュース No.15

2023年度
東京農業大学

生物資源ゲノム解析センター

巻頭あいさつ2023 年度にはコロナ感染症が 5 類に移行し、社会活動が以前の状態に戻ってきました。研究の分野ではそれより前から正常化に近づいていましたが、難しかった学会年会のような大勢の集会の対面開催も可能になりました。さらに、普及したリモート技術は現在の活動を支援する形として発展的に取り込まれていると考えます。
さて、2023 年度の東京農業大学生物資源ゲノム解析センターは、第 2 期の 5 年目にあたる共同利用 ･ 共同研
究拠点活動と学内を中心とする定常的な活動を行いました。NGS を利用した多様かつ活発な研究活動が行われたと思います。詳細は別記事および各課題からの報告をご覧頂きたく思います。
センター活動が目指すことの一つに、研究における次世代シーケンサー利用の普及が上げられます。民間の受託サービスが一般化する中でも、試薬のイニシャルコストや手法の習得に係る最初のハードルがあると考えられることから、なかなか利用に踏み出せない研究者もまだ多いと思います。それを踏まえ、共同研究活動では、初めて NGS を利用する研究者、特に若手研究者の支援にも力を入れています。
また、学内の研究支援においては、学生自身によるデータ解析を可能にするための講習会やソフトウェアの利用に努めてきています。現在、国はデータサイエンス人材の育成に力を入れており、大学においては数理 ・AI データサイエンスプログラムの運用が広がっています。将来的には、学生の誰もが NGS 解析について抵抗なく取り組めるようになっていくことを期待しています。
2024 年度は第 2 期拠点活動の最終年度となりますので、通常活動に加えて、シンポジウムなどの開催により本センターの活動の成果公開や総括を行う予定にしております。
今後とも、本センターの運営にご支援を賜りますようよろしくお願いいたします。


生物資源ゲノム解析センター



センター長

1

矢嶋 俊介

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター No.11

CONTENTS

巻頭あいさつ���������������������������������������

1

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター�������������������������

5

生物資源ゲノム解析センターの運用実績…………………………………………………………………………   7
生物資源ゲノム解析センター

情報発信活動……………………………………………………………………   82023 年度 研究発表実績……………………………………………………………………………………………   102023 年度 共同利用・共同研究拠点採択課題一覧……………………………………………………………… 12
ペチュニア花冠のカロテノイド蓄積による鮮黄発色機構の遺伝解析………………………………………………… 14
野生種トマトのゲノム多様性………………………………………………………………………………………… 15
マイクロトムにおけるストリゴラクトン生合成関連遺伝子の網羅的発現解析………………………………………… 16
群体性緑藻の無性生殖サイクルの制御に関与する遺伝子の探索………………………………………………… 17
ツノゴケ類におけるリプログラミングの分子機構の解明……………………………………………………………… 18
雑種稔実 4 倍体イネを利用したヘテロ接合性と倍数性が引き起こす遺伝子発現変動の解析…………………… 19
植物ウイルス保毒による媒介昆虫の匂い感受性変化メカニズムの解明…………………………………………… 20
サツマイモが病原菌から獲得した ACS 遺伝子によって生産する
アグロシノピン様物質が微生物相に与える影響の解析…………………………………………………………… 21
有用微生物の高温限界温度における生存を強化する分子基盤…………………………………………………… 23
大気二酸化窒素の植物成長促進効果の分子機構の解明………………………………………………………… 24
超硫黄分子による光形態形成の制御機構………………………………………………………………………… 25
難分解性ペルフルオロオクタン酸の代謝・分解を担う細菌酵素の探索・同定……………………………………… 26
イチゴ萎黄病菌のカリフォルニア及び岐阜県由来の菌株における特異的配列の特定……………………………… 27
ゲノムワイド関連解析による自殖シンドローム進化の解明…………………………………………………………… 28
TORC1 下流の TFE3 ブランチの細胞特異的遺伝子発現への干渉……………………………………………… 29
鉄センサー遺伝子 OsHRZ のゲノム編集による鉄欠乏耐性・鉄蓄積イネが非組換え体であることの証明と標的遺伝子の探索………………………………………………………………………………………… 30
枯草菌の自然形質転換能を制御する RNA イノシン修飾の解析…………………………………………………… 31
ゲノム編集によって耐病性を獲得したイネの非閉鎖系圃場試験に向けたゲノム解析……………………………… 32
ウシ黄体細胞の 2 次元ならびに 3 次元体外培養系における LHCGR 発現動態の変化………………………… 33
マウス胚におけるアレル特異的 CTCF/Rad21 結合領域の探索…………………………………………………… 34
植物の高湿度応答と免疫応答のクロストーク解明…………………………………………………………………… 35
イネの新規細菌共生系における RNA シークエンス解析…………………………………………………………… 36

2

NGRC ニュースレター���������������������������������� 37
2023 年度 学内公募一覧����������������������������������� 39
低濃度のエタノール暴露が卵子に及ぼす影響……………………………………………………………………… 42
卵子と胚の発育を支持する卵胞液中の miRNA…………………………………………………………………… 43
若齢 ・ 加齢オス由来の胚のガラス化保存がミトコンドリアとテロメアに及ぼす影響………………………………… 44
全ゲノム解析に基づいた群馬県ツキノワグマの遺伝的集団構造…………………………………………………… 45
鶏肉の培養肉生産に用いる細胞と市販モモ肉の遺伝子発現の違い
―安全性評価基準の提案を目指して―…………………………………………………………………………… 47
霊長類の味乳頭間における酸味受容体発現の違い……………………………………………………………… 48
MiCAPs 法を用いた新規家禽エミューの産肉形質関連 QTL の同定……………………………………………………………… 49
水族園飼育下マゼランペンギンに見出された小脳変性症の遺伝解析……………………………………………… 50
RAD-seq 解析による皮膚炎発症遺伝子座の同定………………………………………………………………… 51
雌牛の生殖機能制御における抗ミューラー管ホルモンの役割……………………………………………………… 52
被毛長の性差を引き起こす変異型 FGF5 の役割…………………………………………………………………… 53
発泡スチロールを食する昆虫幼虫の腸内で発現している遺伝子の転写解析の試み……………………………… 54
精神疾患の分子メカニズムの同定を目的としたトランスクリプトーム網羅的解析……………………………………… 55
植物の長期高温ストレス耐性には正確な mRNA スプライシングの維持が重要
～何日も続く高温に適応する作物育種へ期待～………………………………………………………………… 56
Eco & Bee CPS―環境の多様性を考慮した養蜂技術の開発と展開―…………………………………………… 57
イネ節間の細胞壁蓄積異常を伴う矮性原因遺伝子の特定………………………………………………………… 59
ヒメツリガネゴケにおけるオーキシン高感受性変異体 ahs2 のゲノムリシークエンスによる原因遺伝子探索………… 60
アブラナにおける低酸素処理中に根及び葉で応答する遺伝子の網羅的解析…………………………………… 61
Evolution of molecular desiccation gene for osmostress signaling using non-HK5 mutant lines in the physcomitrium patens…………………………………………………………………………………… 62
藍藻の巨大プラスミ
ド DNA 複製に関わる新規 Rep タンパク質の同定と発現ベクター系への利用……………… 64
塩生植物の保全に向けた環境要因の解析………………………………………………………………………… 65
放線菌 Streptomyces coelicolor A 3（2）M145 株における抗生物質生産活性回復現象の解明………………… 66
油糧酵母 Moesziomyces aphidis NBRC 111112 の脂肪酸産生関連遺伝子の発現解析……………………… 67
ヒト毛髪に常在する細菌叢の分布の解明…………………………………………………………………………… 68
様々な発酵環境から単離された産業微生物の大規模ドラフトゲノムシークエンス…………………………………… 69
グルコースとセルロースの施用が土壌微生物バイオマス量と細菌叢の多様性に及ぼす影響……………………… 70
清酒酵母における各種遺伝子破壊株の網羅的な転写解析……………………………………………………… 71
研究発表実績………………………………………………………………………………………………………… 72

3

生物資源ゲノム解析拠点
ニュースレター
東京農業大学生物資源ゲノム解析センター
2024 年 3 月号

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

共同利用 ･ 共同研究拠点「生物資源ゲノム解析拠点」

生物資源ゲノム解析センターの運用実績
東京農業大学生物資源ゲノム解析センターは、文部科学省の認定を受け、生物資源ゲノム解析拠点の運用を開始してから 11 年、今年度は 2 期目に入ってから 5 年目の活動となりました。本拠点は、我が国の農学分野を中心とする新たな研究領域の開拓を図り、本学と学外の研究者間における共同研究を対象に、今日では多くの研究分野で活用されている次世代シーケンサー（NGS）を利用した遺伝情報解析を支援しています。また、この支援活動では、学内 - 学外間で研究者同士の新たなコミュニティの創成、さらには農学分野で遺伝情報解析を介した研究を担う人材育成に貢献することも目指しています。
当センターは、Illumina社の NGS を 5 台（HiSeq2500、MiSeq2 台、NextSeq500、NextSeq1000）、Oxford
NanoporeTechnologies 社のロングリードシーケンサー MinION を 2 台、解析サーバを 9 台設置しており、ライブラリー調製からシーケンサーのオペレーション、データ解析までを一貫して行える研究員が常勤しています。各研究員は、それぞれ専門分野を中心に微生物から高等な動植物まで多岐にわたる生物種を対象に、ゲノム、トランスクリプトーム、エピゲノム、およびメタゲノムなど様々な解析目的の研究課題に対応できる体制となっています。
令和 5 年度は、22 件の研究課題に対して解析支援を実施しましたが、これまで通り多くの研究者の方々から農学分野において重要な生物を対象とした様々な研究課題の申請があり、採択件数は初年度から累積すると 360
件を越えました（図 1）。そして、今年度の採択課題の対象生物種は、動物、植物、微生物など多岐にわたり、
解析手法別にまとめると、これまでと同様に今年度も網羅的な発現量解析を目的とした RNA-seq を用いた課題が最も多く、次いで全ゲノム中の変異解析を目的とした Resequencing を用いた課題が対象となりました（図2）。そのほか、特定の空間における菌叢プロファイリングを目的とした Wholemetagenome、遺伝子発現制御について解析することを目的とした ChIP-seq、ゲノム情報が解読されていない非モデル系生物を対象とした
De novoDNA-seq や De novoRNA-seq、関連解析を目的とした RAD-seq を用いた課題が対象となり、これまでの解析支援による経験を十分に活かした対応を行うことができました（図 2）。また MinION によるロング
リードを用いた真核生物の De novoDNA-seq なども実施し、さらに充実した解析環境が整いつつあります。
さらに、2021 年度より実施しているオンラインセミナーの開催や当センターの見学案内により、多くの研究者に対して NGS 解析に関わる技術や研究紹介を行うことができました。今後も、共同研究や情報発信を通して学内外の研究者間の交流を深め、NGS を用いた研究に貢献できるよう取り組んで参ります。

図1

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共同利用 ･ 共同研究課題件数（累積）

図 2 共同研究課題における解析手法
各解析手法の括弧内には、課題件数を示す。ゲノム解析を青字、トランスクリプトーム解析を緑字、メタゲノム解析を紫字、エピゲノム解析を橙字で示す。

（生物資源ゲノム解析センター
7

松谷峰之介 ･ 細井昂人）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

生物資源ゲノム解析センター

情報発信活動

当センターでは、解析支援業務のほか次世代シーケンサー（NGS）やデータ解析に関する知見を深めること、および研究者コミュニティの拡大を目的として、セミナー開催などを通した積極的な情報発信活動を推進しています。
まず、当センターの共同利用 ･ 共同研究拠点「生物資源ゲノム解析拠点」の周知と新規課題応募の獲得を目的として、オンライン説明会を実施いたしました。2023 年度後期課題募集の説明会として 2023 年 7 月 24 日および 26 日の 2 日間と、2024 年度前期募集の説明会として 2023 年 12 月 19 日および 21 日の 2 日間で説明会を実施し、当センターで保有するシーケンサー類や各種データ解析に必要なデータ量などについての紹介を行いました。計 4 回の説明会はオンライン開催という事もあり、東京近郊に限らず多くの研究機関から、幅広い分
野の研究者の方々にご参加いただきました。また、説明会の質疑応答では、解析に必要なデータ量やサンプル数などについて、NGS 利用における基礎的かつ具体的な質問が寄せられたことから、NGS 需要の高まりを感じました。
さらに、2021 年度から始まった取り組みである NGRC セミナーを本年度も引き続き開催いたしました。本
セミナーは、当センターおよび拠点事業を周知するための活動の一環として実施しておりますが、内容としてはシーケンス後の各種データ解析について詳しく解説するというビギナー向け講座になっています。NGS を用いた解析が一般化しつつある一方で、シーケンス後のデータ解析は初心者にとって依然として高いハードルと考えています。そこで当センターの取り組みが若手研究者や NGS に新規参入する研究者の解析の一助となるべ
く、このような内容でセミナーを開催することとなりました。開催したセミナーには幅広い学科 ･ 学部の学生や、他大学の先生方に多くご参加いただいたことから、NGS 関連の技術や情報に多くの関心が寄せられていることがうかがえます。このような活動を通じて、当センターが共同利用 ･ 共同研究拠点における NGS 解析を通じて、研究者間の交流並びに後進の教育的側面としての役割を担うことができればと期待しております。
また、前年度より引き続き、大阪府立国際会議場で開催された NGSEXPO2023 に当センター所属研究員が参加し、センターの広報を行いました。当センターはポスターセッションで参加し、研究実績や設備の PR 活
動を行いました。会場では数多くの研究者や企業が参加しており、最も注目されているトピックはシングルセル RNA-seq とロングリードシーケンスでした。当センターでもこれらの需要にも対応すべく、ロングリード
シーケンサーの導入やデータ解析環境の整備などを目指し注力しております。
東京農業大学生物資源ゲノム解析センターは、今後も遺伝情報解析による支援活動のほか、セミナー開催等
を通して情報発信活動を積極的に推進します。
（生物資源ゲノム解析センター

8

輿石雄一）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

2023 年度 研究発表実績
論文発表● Iwami R, Takai N, Matsutani M, Shiwa Y, Kokubo H, Kasahara K, Kokubo T.
TFIID dependency of steady-state mRNA transcription altered epigenetically by simultaneous functional loss of Taf1 and Spt3 is Hsp104-dependent.
. 18（2）:e0281233.（2023）● Richard Albert J, Kobayashi T, Inoue A, Monteagudo-Sánchez A, Kumamoto S, Takashima T,
Miura A, Oikawa M, Miura F, Takada S, Hirabayashi M, Korthauer K, Kurimoto K, Greenberg
MVC, Lorincz M, Kobayashi H.
Conservation and divergence of canonical and non-canonical imprinting in murids.
. 24（1）:48.（2023）● Enoki S, Tanaka K, Moriyama A, Hanya N, Mikami N, Suzuki S.
Grape cytochrome P450

regulates brassinosteroid biosynthesis and increases vegetative

growth.
. 196:993-1001.（2023）● Nishiyama N, Shinozawa A, Matsumoto T, Izawa T.
High genome heterozygosity revealed vegetative propagation over the sea in Moso bamboo.
. 24（1）:348.（2023）● Kawaguchi M, Chang WS, Tsuchiya H, Kinoshita N, Miyaji A, Kawahara-Miki R, Tomita K, Sogabe A,
Yorifuji M, Kono T, Kaneko T, Yasumasu S.
Orphan gene expressed in flame cone cells uniquely found in seahorse epithelium.
. 393（1）:47-62.（2023）● Kawaguchi YW, Tsuchikane Y, Tanaka K, Taji T, Suzuki Y, Toyoda A, Ito M, Watano Y, Nishiyama T,
Sekimoto H, Tsuchimatsu T.
Extensive Copy Number Variation Explains Genome Size Variation in the Unicellular Zygnematophycean Alga,

Complex.
. 15（8）:evad115.（2023）● Suda H, Kubo T, Yoshimoto Y, Tanaka K, Tanaka S, Uchino A, Azuma S, Hattori M, Yamaguchi T,
Miyashita M, Tominaga T, Iwakami S.
Transcriptionally linked simultaneous overexpression of P450 genes for broad-spectrum herbicide
resistance.
192（4）:3017-3029.（2023）● Ogura M, Matsutani M, Asai K, Suzuki M.
Glucose controls manganese homeostasis through transcription factors regulating known and newly
identified manganese transporter genes in.

. 299（8）:105069.（2023）

10

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター● Mishina T, Chiu MC, Hashiguchi Y, Oishi S, Sasaki A, Okada R, Uchiyama H, Sasaki T, Sakura M,
Takeshima H, Sato T.
Massive horizontal gene transfer and evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation ofmantids.
. 33（22）:4988-4994.e5.（2023）● Odani S, Tanaka K, Kitalong C, Nwe YY, Komatsu K, Sato Y, Kitanishi K, Shikata-Yasuoka K.
A Regional History of Oceania Viewed through the Genealogy of Banana Cultivars of Japan and
Palau.
. 38:17-33.（2023）● Matsumoto N, Matsutani M, Tanimoto Y, Nakanishi R, Tanaka S, Kanesaki Y, Theeragool G,
Kataoka N, Yakushi T, Matsushita K.
Implication of amino acid metabolism and cell surface integrity for the thermotolerance mechanismin the thermally adapted acetic acid bacteriumTH-3.

. 205（11）:e0010123.（2023）● Sekine A, Yasunaga G, Kumamoto S, Fujibayashi S, Munirah I, Bai L, Tani T, Sugano E, Tomita H,
Ozaki T, Kiyono T, Inoue-Murayama M, Fukuda T.
Characterization of Common Minke Whale（）Cell Lines Immortalized with

the Expression of Cell Cycle Regulators.
（）. e2300227.（2023）● Taketa S, Kim JS, Takahashi H, Yajima S, Koshiishi Y, Sotome T, Kato T, Mochida K.
Genomic traces of Japanese malting barley breeding in two modern high-quality cultivars, Sukai
Goldenʼ and Sachiho Goldenʼ.
. 73（5）:435-444.（2023）● Matsumura K, Onuma T, Kondo S, Noguchi H, Uchiyama H, Yajima S, Sasaki K, Miyatake T.
Transcriptomic comparison between populations selected for higher and lower mobility in the redflour beetle. 14（1）:67.（2024）● Himi E, Kurihara-Yonemoto S, Abe F, Takahashi H, Tanaka K, Matsuura T, Maekawa M, Sasaki T,
Rikiishi K.
restores red grain color and increases grain dormancy via suppressing expression ofin wheat.
. 220:16.（2024）● Hishida A, Shirai R, Higo A, Matsutani M, Nimura-Matsune K, Takahashi T, Watanabe S, Ehira S,
Hihara Y.
CRISPRi knockdown of thegene induces the divergently transcribed

operons related to carbon metabolism in the cyanobacterium.（2024）Epub ahead of print.

11

and

sp. PCC 6803.

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2023 年度 共同利用･共同研究拠点採択課題一覧
前期採択課題一覧
1. 中塚

貴司（静岡大学）「花弁におけるカロテノイド高蓄積メカニズムの解析」
2. 杉本

貢一（筑波大学）「野生種トマト ･ ピンピネリフォリウムが保有する遺伝的多様性の解明」
3. 梅原

三貴久（東洋大学）「マイクロトムにおけるストリゴラクトン生合成関連遺伝子の網羅的発現解析」
4. 児玉 豊（宇都宮大学）「群体性緑藻フタヅノクンショウモの5. 鈴木 秀政（東北大学）

ゲノム解析」「ツノゴケ類におけるリプログラミングの分子機構の解明」
6. 山本 敏央（岡山大学）「雑種稔実 4 倍体イネを利用したヘテロ接合性と倍数性が引き起こす遺伝子発現変動の解析」
7. 湊 菜未（新潟大学）「植物ウイルス保毒による媒介昆虫の匂い感受性変化メカニズムの解明」
8. 竹本 大吾（名古屋大学）「サツマイモが病原菌から獲得した生物相に与える影響の解析」
9. 山田 守（山口大学）

遺伝子によって生産するアグロシノピン様物質が微「有用微生物の高温限界温度における生存を強化する分子基盤」
10. 高橋 美佐（広島大学）「大気二酸化窒素の植物成長促進効果の分子機構の解明」〈課題番号順〉

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後期採択課題一覧
1. 清水隆之（奈良女子大学）「超硫黄分子による光形態形成の制御機構」
2. 乾秀之（神戸大学）「難分解性ペルフルオロオクタン酸の代謝 ･ 分解を担う細菌酵素の探索 ･ 同定」
3. 加藤寛（高崎健康福祉大学）「イチゴ萎黄病菌のカリフォルニア及び岐阜県由来の菌株における特異的配列の特定」
4. 土松 隆志（東京大学）「ゲノムワイド関連解析による自殖シンドローム進化の解明」
5. 片岡 浩平（横浜市立大学）「TORC1 下流の TFE3 ブランチの細胞特異的遺伝子発現への干渉」
6. 小林 高範（石川県立大学）「鉄センサー遺伝子のゲノム編集による鉄欠乏耐性 ･ 鉄蓄積イネが非組換え体であることの証明と標的遺伝子の探索」
7. 相馬 亜希子（千葉大学）「tRNA 修飾酵素を介した枯草菌の自然形質転換能の制御機構の解明」
8. 清水 圭一（鹿児島大学）「ゲノム編集によって耐病性を獲得したイネの非閉鎖系圃場試験に向けたゲノム解析」
9. 木村 康二（岡山大学）「ウシ黄体細胞の 2 次元ならびに 3 次元体外培養系における LHCGR 発現動態の変化」
10. 原 聡史（佐賀大学）「マウス胚におけるアレル特異的 CTCF/Rad21 結合領域の探索」
11．安田 盛貴（奈良先端科学技術大学院大学）「植物の高湿度応答と免疫応答のクロストーク解明」
12．西條雄介（奈良先端科学技術大学院大学）「イネにおける新規の細菌共生系における RNAseq 解析」〈課題番号順〉

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採択課題研究紹介〈前期採択課題〉

ペチュニア花冠のカロテノイド蓄積による鮮黄発色機構の遺伝解析
カロテノイドは植物色素の一つで、果実や花弁の着色に関わっている。また、カロテノイドの一種であるβカロテンは、ビタミン A の前駆物質として食品栄養にとっても重要な物質である。それゆえに、農作物にとってカ
ロテノイド蓄積は、重要な形質の一つである。カロテノ
イドは、光合成における集光や光防御の役割、アブシシン酸などの植物ホルモンの中間産物として存在し、すべての植物はゲノム上にカロテノイド生合成酵素遺伝子を保有している。しかし、果実や花弁にカロテノイドを高蓄積できる植物種は限られており、生合成酵素とは別にカロテノイド蓄積を制御する特殊なメカニズムが存在すると考えられている。これまで、果実や花弁にカロテノ
イド色素を蓄積しているトマトやタルウマゴヤシなどの植物を用いて、カロテノイド蓄積量が減少した変異体の解析から、カロテノイド高蓄積を決定する鍵因子の特定を試みられてきた。しかし、まだそのメカニズムの全貌は解明されていない。
ペチュニアは、花色が多様で育てやすいため花壇花として人気のある植物であり、アントシアニンに基づいた
ピンクや赤、青、紫色の花色を持つ品種が育成されている。しかし、これまでオレンジ色や黄色の花色をもつ品
種は存在しなかったが、近年鮮黄色をもつ品種が育成された。この黄花品種は、花弁にカロテノイド色素を高蓄積することで鮮黄色を発色しており、カロテノイド高蓄
積メカニズムの解明の材料として有効であると考えた（図
1）。

図1

中塚

鮮黄花ペチュニアの花冠には、ルテインとβ - カロテ
ンが主要カロテノイドとして蓄積していた。カロテノイ
ド生合成酵素遺伝子の発現解析では、鮮黄花品種の花冠裂片における GGPS1、PSY1、ZDS、LCYB、PDS、
CHYB1、CHYB/CYP97A の発現量が、白花品種よりも有意に高かった（図 1）。様々なカロテノイド生合成遺伝
子の活性化が検出されたことから、このペチュニアの鮮
黄色化は、転写制御因子や、カロテノイド蓄積や色素体分化に関わる遺伝子の変異が関与しているのではないかと仮定した。さらに、このカロテノイド高蓄積の遺伝様式を明らかにするために、鮮黄色花品種の自殖および白花系統との正逆交雑を行った。自殖後代では、親品種と同様に鮮黄花色をもつ個体が得られた。一方、F1 では、淡黄花色個体は存在したが、親品種と同等の鮮黄花色を有する個体は出現しなかった。このことから、ペチュニ
アにおけるカロテノイド蓄積は優性形質であり、その蓄積量の制御には量的遺伝子座が関与していると推定した。
本共同研究では、育成した F2 集団を用いて、カロテノ
イド蓄積関連遺伝子座の同定に向けて次世代シークエンスを用いたゲノムワイド関連解析を行った。その結果、カロテノイド蓄積量と強い相関がある SNPs が検出された。現在、その SNPs が座上するゲノムスキャフォール
ドに存在する遺伝子の発現解析や機能解析を実施している。これらの解析により、カロテノイド高蓄積に関わる遺伝子の特定や、そのメカニズムの解明に繋がることが期待できる。

鮮黄花を有するペチュニア品種

図2

貴司（静岡大学農学部）

カロテノイド生合成酵素遺伝子の発現解析

共同研究先：田崎輿石
14

啓介（農学部）雄一（生物資源ゲノム解析センター）

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野生種トマトのゲノム多様性
野生種植物は自然環境中での生態学的な研究に利用されるほか、野菜類の近縁種であれば育種素材としても利用されている。栽培トマト（Solanum lycopersicum）には交配可能な近縁野生種が複数知られており、栽培トマ
トにはない病原体抵抗性などの有用な表現型を示すものが存在する。また野生種内の多様性も大きく、アクセッ
ションによって異なる表現型を示すことも一般的にみられる。近年は第 2 世代シーケンサーの発達に伴い多数の栽培トマト系統や複数の野生種トマトのショートリード
データが公開されている。一方で、トマト品種間の遺伝学的研究からはリファレンスゲノムに存在しない遺伝子
が系統特異的な表現型に関与していることも明らかになってきた。そのため、ロングリードシーケンサーを利用した各系統のゲノム情報を整備することは今後の研究や品種開発にとって有用である。
筑波大学 ･ つくば機能植物イノベーション研究センター

図杉本が運営するナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）トマトではトマト変異体系統の整備 ･ 配布に加えて、野生種の採種および配布も行っている。栽培トマ
トに特に近縁な野生種として知られている S. pimpinellifolium のアクセッションは NBRP トマトに 4 つ存在し、それぞれが異なる表現型を持つ（下図）。表現型の整理が進むとともに、各アクセッション同士の交配系統を作製することで遺伝学的な情報が集まってきたが、表現型の発現に関与する遺伝子を同定するにはゲノム情報利用するのが近道である。
本研究プロジェクトでは、NBRP トマトが保有する S.
pimpinellifolium の 4 つのアクセッションすべてのゲノ
ム情報をロングリードシーケンサーを利用して取得し、リソースを利用するすべてのユーザーにとって使いやすい形として公開する。

トライコーム形成能を持つアクセッション（上）と持たないアクセッション（下）の見た目の違い。

貢一（筑波大学

共同研究先：篠澤 章久（生命科学部）
S k R a h u l（生物資源ゲノム解析センター）
細井 昂人（生物資源ゲノム解析センター）
田中 啓介（東京情報大学総合情報学部）

つくば機能植物イノベーション研究センター）

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マイクロトムにおけるストリゴラクトン生合成関連遺伝子の網羅的発現解析
ストリゴラクトン（SL）は、植物の枝分かれを抑制する植物ホルモンである。SL は無機栄養（特に窒素やリン酸）が欠乏すると増加する。この現象はいろいろな植物で確認されている。SL は宿主植物に供給する共生菌、
アーバスキュラー菌根菌（AM 菌）の菌糸分岐を活性化させる。したがって、低窒素 ･ 低リン酸条件下で増加した SL は余計な枝分かれを抑制し、根から SL を分泌してAM 菌との共生を促し、土壌中の限られた窒素やリン酸を効率よく回収するためのシグナルとして働くと考えられる。多くの研究者がシロイヌナズナやイネを中心に SL研究を行ってきたが、近年ではトマトを使った SL 研究も増えている。
図 1 にトマトにおける主要な SLs 生合成経路を示す。
βカロテンイソメラーゼ、カロテノイド酸化開裂酵素
CCD7 と CCD8 による一連の酵素反応を介してβカロテ
ンからまずカーラクトン（CL）が作られる。その後、シトクロム P450 の CYP711A による酸化反応を経てカーラクトン（CL）からカーラクトン酸（CLA）に変換される。CLAMT というメチル基転移酵素のはたらきで、CLA にメチル基が結合するとカーラクトン酸メチル（ MeCLA ） が 作 ら れ、LATERAL BRANCHINGOXIDOREDUCTASE（LBO）がコードする 2 オキソグ
ルタル酸依存的酸化酵素によって 1 -hydroxyMeCLA が作られる。また、CYP722C の働きで CLA からオロバンコールが作られ、その下流でジデヒドロオロバンコール（DDH）やソラナコールが作られる。トマトでは CLA を起点として non-canonicalSL と canonicalSL を作る 2 つの生合成経路に分岐する。
申請者らの研究グループは、Micro-Tom の SL 関連突然変異体コレクションを揃えてきた。TargetingInduced
LocalLesionsInGenomes（TILLING）法で SL 生合成欠

図1

損変異体の slccd8 および slmax1（CYP711A の変異体）
を各 2 系統ずつ発見した。両変異体とも内生 SL 量が著しく減少し、枝分かれの数が野生型の約 2 倍に増加していた。このうち、slccd8 は根寄生植物 Phelipanche aegyptiaca の感染実験を行い、感染率が野生型より減少することを示した。さらに、CRISPR/Cas9 によるゲノム編集で
SL 生合成欠損変異体 sllbo、SL 受容体タンパク質欠損変異体 sld14 を各 2 系統ずつ得た。sllbo の枝分かれの数は野生型よりわずかに増加し、sld14 は枝分かれの数は他の SL 生合成欠損変異体と同様、野生型の約 2 倍に増加していた。
活性型の植物ホルモンは、一般的にシグナル伝達欠損
変異体で蓄積することが多い。そこで、sld14 の SL 分析を実施し、sld14 で蓄積する SL をいくつか捉えた。我々は、この物質が枝分かれを制御する活性型 SL に近いものと考えている。本研究では、RNA-seq 解析によってsld14 で蓄積する SL の合成に関わる生合成酵素遺伝子の候補を探索することを目的とする。
植物の枝分かれの数は、作物の収量に大きな影響を与える重要な農業形質で、植物の枝分かれを適度な数に制御することは農業上重要である。トマト農家では、トマ
トの果実品質を保つために腋芽を手作業で除去しているところもある。もし SL を介した枝分かれの制御が容易になれば、この研究成果は農業や園芸の場面で大きく貢献することが期待できる。また、トマトを含む多くの農
作物は植物共生菌のアーバスキュラー菌根菌（AM 菌）と共生する。この AM 菌は、宿主植物に土壌中の栄養を供給してくれる善玉菌で、宿主植物の根から分泌されたSL を感知すると菌糸を活発に分岐して宿主植物との共生関係を強める。したがって、SL の生合成制御は、AM 菌との共生をコントロールする上でも重要である。

トマトの SL 生合成経路

梅原三貴久（東洋大学生命科学部）
野村 崇人（宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター）

共同研究先：伊藤細井
16

晋作（生命科学部）
昂人（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

群体性緑藻の無性生殖サイクルの制御に関与する遺伝子の探索
微細藻類は高い光合成能を持つため、産業利用する上群体を形成する。つまり、親細胞 1 つから複数の細胞でで陸上植物よりも高い生産性を持つと考えられている。
構成される 1 つの娘群体が作られる。たとえば、1 つのさらに、さまざまな有用物質を生産することが知られて
64 細胞群体（細胞数 64 個）は、最大 64 倍の娘群体（細おり、エネルギー源や環境保全、食品等に応用され、多胞数 4,096 個）を作り出すため、フタヅノクンショウモ
岐にわたる産業分野に貢献している。しかし、生産コスは爆発的な増殖ポテンシャルを有する。
トや培養の安定化には多くの課題を抱えており、目的に研究代表者らは、フタヅノクンショウモの生育をコン応じた機能だけでなく、高いバイオマス生産性も有する
トロールするため、その生活環の制御メカニズムの解明
種の選択が求められている。
を目指している。これまでの研究において、図 2（B）でフタヅノクンショウモは、淡水生態系に生息する群体
示す多核化の過程に未知の温度センサーが関与し、図 2性緑藻であり、農学分野にとって重要な生物種である。
（E）で示す遊走子放出の過程に未知の光受容体が関与す
たとえば、淡水環境が悪化すると増殖できなくなるため、 ることが示唆されている。これらの温度センサーや光受淡水生態系の良し悪しをモニターできる生物種であるこ容体の詳細が解れば、フタヅノクンショウモの生育を環とが報告されている（Papryetal.,2021）。また、ヒ素な境制御によってコントロールすることが可能になると考どの有害物質や高濃度なマンガンを浄化できることも報えている。しかし、フタヅノクンショウモのゲノムおよ
告されており、淡水環境のファイトレメディエーション
び遺伝子情報はほとんど明らかになっておらず、遺伝学への利用の可能性が示されている（Papry et al., 2021;
的解析が困難な状況である。
Thongpitak et al., 2019）。さらに、夏季に脂質を高蓄積
当共同研究では、帝京大学の篠村知子教授が単離したするため、バイオ燃料生産への応用も期待される（未発フタヅノクンショウモを材料に用いた RNA-seq 解析に表）。フタヅノクンショウモの産業利用のためには、そのよって、フタヅノクンショウモの無性生殖サイクルの制生育コントロールが望まれる。
御に関わる遺伝子の探索を行っている。実験は、宇都宮
フタヅノクンショウモの群体を構成する細胞数は多く
大学 ･ 児玉研究室の正木亜嘉理氏（修士 2 年）が中心との場合 2n 個（n=2-6）であり、その細胞群が平面状かつなって実施している。温度や光に応じて発現が変動する
放射状に配列する（図 1）。また群体は、図 2 に示すよう遺伝子が明らかになれば、周囲の環境に応じて無性生殖
な無性生殖サイクルを経て増殖する。まず、図 2 のようサイクルを制御するメカニズムの解明につながる。フタに、（A）群体を構成する個々の細胞が肥大化し（B）多ヅノクンショウモの爆発的増殖ポテンシャルを生かした核化した後、（C）各細胞がそれぞれ 4-64 個の娘細胞群に短期間での大量培養を実現できれば、ファイトレメディ
分裂し、（D）娘細胞群は鞭毛を持つ遊走子群を形成す
エーション技術やバイオ燃料へ応用できる新たな微細藻る。その後、（E）遊走子群は親細胞由来の包膜に包まれ類種として確立できると考えている。
たまま放出され、（F）互いに接着することで、新しい娘

図 1 異なる数の細胞から構成される
フタヅノクンショウモ群体の顕微鏡写真

図2

児玉豊（宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター）

フタヅノクンショウモの無性生殖サイクル

共同研究先：太治
細井17

輝昭（生命科学部）
昂人（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

ツノゴケ類におけるリプログラミングの分子機構の解明
植物は動物に比べ高い再生能力を有し、挿し木や接ぎ木といった農業技術の基盤となっている。再生のカギとなるのは、分裂停止した体細胞を分裂する状態に戻す「リプログラミング」である。本研究では、ほぼ全ての体細胞が再生し得るという驚異的な再生能力をもつコケ植物に着目し、そのしくみを研究した。
コケ植物は約 4.5 億年前に維管束植物と分岐した系統
であり、蘚類 ･ 苔類 ･ ツノゴケ類からなる。従来、コケ植物の発生や遺伝子機能は蘚苔類で解析されてきた。他方、コケ植物の基部系統であるツノゴケ類は、2020 年にゲノム解読［1,2］、2021 年に形質転換手法が報告されたばかりであり［3］、知見に乏しい。本研究では、進化的に離れたツノゴケ類と蘚苔類の比較を通じてコケ植物の再生能力の秘訣を解明することを目標に、ツノゴケ類におけるリプログラミングのしくみを解析している。
本研究で用いたホウライツノゴケ（Anthoceros angustus）は、植物体（葉状体）の先端から脱離性の組織「無性芽」を生じる（図 1A,B）。無性芽は細胞分裂を停止した状態にあり、親個体から脱離すると分裂を再開して葉状体へと成長する。我々は、S 期の細胞に取り込まれる
EdU 試薬により細胞分裂を可視化することで、無性芽は脱離後約 1 日で分裂を再開することを突き止めた。そこで本支援においては、脱離後 0,1,3,6,12,18,24h 時点の無性芽をサンプリングして RNA-seq 解析を行い、どのような過程を経てリプログラミングが実現されるのかを解析した（図 1C）
。

図1

鈴木

RNA-seq データを主成分分析したところ、各時点のサ
ンプルはまとまって時系列順に分離された（図 1D）。特に、0,1,3h のサンプル間に大きな開きがあり、発現遺伝
子が大きく変化していると考えられた。そこで、サンプル間で二群間比較したところ、0～1 h で 3,000 ほどの遺伝子が、その後 1～3h で 2,700 ほどの遺伝子が発現変動していた。発現変動した遺伝子について Gene Ontology
Enrichment 解析し、どのような生理調節がなされているかを調べた。その結果、0～1h 時点で発生や分化に関する遺伝子の発現が高まり、その後 12h にかけてタンパク質合成が活性化されていた。12h 以降には、EdU 処理実
験とも一致して、細胞分裂に関わる遺伝子の発現が促進されていた。こうした結果から、ホウライツノゴケの無性芽は親個体から脱離すると 1h 以内にすみやかにリプ
ログラミングし、細胞分裂の準備を始めることが示唆された。
今後、0～1h で発現変動した遺伝子に注目してより詳細に解析し、コケ植物の再生能力の秘訣を明らかにして
いきたい。
参考文献
［1］Lietal.Nat Plants.6（3）:259-272（2020）［2］Zhangetal.Nat Plants.6（2）:107-118（2020）［3］Frangedakisetal.New Phytol.232（3）:1488-1505（2021）

ホウライツノゴケをモデルとしたリプログラミング研究の概要
A,B.ホウライツノゴケの葉状体（A）と無性芽（B）。
C.本研究における次世代シーケンサ解析のワークフロー。
D.RNA-seq データの主成分分析。

秀政（東北大学大学院生命科学研究科）

共同研究先：太治 輝昭（生命科学部）
S k R a h u l（生物資源ゲノム解析センター）
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生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

雑種稔実 4 倍体イネを利用したヘテロ接合性と倍数性が引き起こす遺伝子発現変動の解析
作物の倍数性は進化の過程で獲得した適応戦略であるとともに、人類が食料等として積極的に利用してきた選抜特性でもある。特に、コムギやアブラナ属作物のような倍数性新作物は、収穫対象とする器官や成分を著しく改変させたり、環境への適応性を高めることで人類の繁栄に多大な貢献をしてきた。一方で、イネやトウモロコ
シにおいては、倍数性の栽培種は存在せず、他の種間雑種で見られたような倍加による画期的な特性向上の余地が残されている。
私たちはこれまでに、アジア栽培種である O. sativa とアフリカ栽培種である O. glaberrima の雑種に由来する
稔実 4 倍体イネの遺伝解析を進めている。2 つの種は別の祖先野生種を起源としており、交雑は可能なものの雑種 F1 では自殖種子が得られない。しかし雑種 F1 を葯培養した再分化個体の中に自殖稔実個体が見いだされ、それらは全て 4 倍体であった（Kuniyoshietal.2020）。そこで、この自殖後代から稔実率を高めた複数の 4 倍体系
統群を作出してゲノム構成を明らかにし、農業形質のGWAS 解析を実施した。その結果、既報と合致する複数の QTL が検出されたことに加えて、いくつかのゲノム領域でヘテロ接合時に高い表現型値を示す現象（ヘテロシス）を見出した。
本研究では、種分化の主要因である生殖隔離が倍数性
によって打破される機構と、倍数性やヘテロ接合性が引き起こす作物の強勢機構を、ゲノムレベルで解明することを目指している。その最初のステップとして、東京農業大学生物資源ゲノム解析拠点の支援を受けて、2 倍体や同質 4 倍体と比較した雑種稔実 4 倍体の遺伝子発現プ

ロファイルの特徴づけを開始した。雑種稔実 4 倍体系統
（SSGG）およびその葯培養を経て作出した還元 2 倍体系
統（SG）を混合ゲノム系統として、また O. sativa と O.
glaberrima の 2 倍体系統（SS,GG）および同質 4 倍体系
統（SSSS,GGGG）をホモ型両親系統として用いる（図）。
全サンプルについて、5-6 葉齢時の苗を用いた RNA-seq
を行い、得られた遺伝子発現プロファイルについて、2倍体系統と 4 倍体系統を比較することにより倍数化の効果を検証する（図の縦方向）。またホモ型両親系統と混合
ゲノム系統を比較することにより異種ゲノムの対立遺伝
子による相加効果およびヘテロシス効果を検証する（図の横方向）。
これまでに、公開済みの O. sativa 参照配列と独自に整備した O. glaberrima 参照配列に属する全ての遺伝子配列について相互に類似性検索を実施し、転写産物の由来
ゲノムの識別が可能かつ 1 対 1 の対応関係にあるオルソ
ログ対のデータベースを作成した。現在は、RNA-seq で得られたリード配列をこのデータベース配列にマッピン
グして、倍数性の違いおよびヘテロ接合性の違いに注目してサブゲノムごとに発現量やスプライシングバリアン
トの変化を調査している。特定の遺伝子やゲノム領域の変化が確認できれば、注目すべき表現型や機能の予測を通じて、作物の強勢発現機構の理解に繋がると期待している。
参考文献
Kuniyoshi et al. Frontiers in Plant Science 11:579305（2020）

図 研究材料と研究全体の概念図
混合ゲノム個体内の遺伝子型を決定するとともに、全ての系統群について表現型、RNAseq データを得る。各組み合わせで検出される DEG 等から倍数性レベル（縦軸）およびヘテロ接合性レベル（横軸）で影響を受けるものを抽出する。

山本
古田
長岐

敏央（岡山大学資源植物科学研究所）
智敬（岡山大学資源植物科学研究所）
清孝（岡山大学資源植物科学研究所）

共同研究先：加藤
輿石19

浩（農学部）
雄一（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

植物ウイルス保毒による媒介昆虫の匂い感受性変化メカニズムの解明
古来より農業生産に大きな打撃を与え続けてきた植物病の中でも、昆虫によって媒介される病害は特に難防除であることが知られており、近年特に発展途上国において深刻な被害が報告されている。中でも農薬による防除が困難であるウイルス病については現在でも有効な対策は確立されておらず、昆虫伝染性ウイルスに対する新規防除法の確立は農業上の喫緊の課題である。農業現場において、病害と虫害はほぼ全ての作物で併発している。
また近年では発病した植物が害虫を誘引するなど、病害と虫害の発生にリンクが認められている。しかしながら、これまで植物の病害と虫害は別個の問題として切り分けられ、それぞれにその場しのぎの対応策が取られてきた。
したがって、農業生産上より実践的な防除策を講ずるた
めには病原体 - 宿主植物 - 媒介昆虫の三者間相互作用を理解し、基盤的知見を蓄積することが不可欠である。
昆虫伝染性ウイルスを中心とした「植物－ウイルス－
媒介昆虫」の相互関係において、媒介昆虫は唯一能動的に移動 ･ 拡散する能力を持つ。したがって昆虫伝染性ウ
イルスは、媒介昆虫の寄主選択行動を操作することにより自身の感染拡大を画策することが知られている。ほとんどの場合において、ウイルスを体内に保毒している媒介昆虫はウイルス非感染植物を好み、ウイルスを未保毒である昆虫はウイルス感染植物を好んで吸汁することにより、ウイルスは昆虫を介して感染植物から非感染植物へと効率的に伝搬することが可能となる。
研究代表者らは、コムギをはじめとしたムギ類植物に黄萎病を引き起こし大きな経済被害をもたらしている昆虫伝染性ウイルス barley yellow dwarf virus（BYDV）

図

湊

を対象として、植物ウイルスによる媒介昆虫の寄主選択
行動の変化について解析を進めてきた。これまでに BYDVを介したムギ類植物と媒介昆虫の種間相互作用について、
ウイルス保毒虫によるウイルス感染植物の忌避を示している。また BYDV による媒介昆虫の寄主選択行動の変化には、ウイルス感染による植物側の変化とウイルス保毒による媒介昆虫側の変化の両方が必須であることを明らかにしている。植物側については既報においてウイルス
感染に伴う揮発性有機化合物の変化が報告されているほか、研究代表者らにより BYDV 感染植物における遊離ア
ミノ酸組成等の栄養生理学的変化が示されている。また研究代表者らは、BYDV 保毒により媒介昆虫のテルペン化合物に対する感受性が低下することを見出している。
本共同研究課題では、植物ウイルス BYDV の媒介昆虫
ムギクビレアブラムシ（Rhopalosiphum padi）の無翅雌成虫を対象として、BYDV 保毒虫と非保毒虫から mRNAを抽出し次世代シーケンサーを用いた RNA-Seq により遺伝子発現変動解析を行った。はじめにアブラムシ whole
body および頭部のみから抽出した RNA を用いてテスト
ランを実施したところ、DEGs および GO 解析によりwholebody 由来サンプルでは頭部と比較してウイルス保毒による遺伝子発現変動がマスクされている可能性が考えられた。このことから、本試験においては BYDV 保毒
虫と非保毒虫頭部由来の mRNA について RNA-Seq により遺伝子発現プロファイルを得て比較解析を行った。これをもとに、現在は植物ウイルスの保毒が媒介昆虫に及ぼす影響について特に匂い化合物に対する感受性変化のメカニズムの解析を進めている。

植物ウイルスの媒介昆虫ムギクビレアブラムシ（左）およびウイルス保毒による媒介昆虫の寄主選択行動の変化（右）菜未（新潟大学自然科学系（農学部））

共同研究先：キム オッキョン（農学部）
輿石 雄一（生物資源ゲノム解析センター）
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生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

サツマイモが病原菌から獲得した遺伝子によって生産する
アグロシノピン様物質が微生物相に与える影響の解析
サツマイモ（Ipomoea batatas）は貧栄養環境に強く、古くから救荒作物として利用されてきた。しかし、サツ
マイモが栄養条件の悪い環境で生育できる機構については殆ど明らかになっていない。近年、サツマイモのゲノム解析から、病原菌であるアグロバクテリウム由来の遺伝子配列が見出され、栽培品種に広く保存されていることが明らかとなった 1）。この遺伝子配列には、特定の微生物によって分解 ･ 資化される糖類化合物アグロシノピンの合成酵素遺伝子 ACS が含まれていた。
アグロシノピンはスクロースとアラビノース（またはグルコース）がホスホジエステル結合した特殊な化合物
で、アグロバクテリウム他数種の細菌から資化酵素が見つかっている。一方で、植物が利用するという報告はない。このことから、サツマイモは ACS 遺伝子を維持してアグロシノピンを生産することで、土壌中や植物内在性のサツマイモにとっての有用微生物との相互作用を促進
し、悪条件での生長を可能にしている可能性が推定された（図 1）。
これまでに申請者らは、ACS 遺伝子の植物における機能を解析するため、ACS 遺伝子を発現する形質転換タバコを作出した。その結果、サツマイモの ACS 遺伝子が植物細胞に含まれる糖を基質として、アグロシノピン A を生産する活性を持つことが明らかとなった。興味深いことに、ACS 発現タバコでは根圏の微生物相が変化し、ア
グロシノピンを資化できる微生物が増加することが確認された 2）。
そこで、サツマイモにおける ACS 遺伝子の機能を調べるため、ACS 遺伝子を破壊した変異体をゲノム編集により作出した。その結果、野生型と比較し ACS 変異体の生育が顕著に抑制されることが明らかとなった（図 2）。この ACS 変異体でみられた生育抑制は滅菌土壌を用いて栽培した場合には認められなかったことから、ACS によって生産されるアグロシノピンの機能は、有用微生物との相互作用の促進であるという仮説がさらに支持された。

図1

そこで本研究では、1）サツマイモが生産するアグロシ
ノピン（あるいはその類縁化合物）の構造決定、2）サツ
マイモの生産するアグロシノピン様物質による根圏微生
物相への影響の調査、3）サツマイモの生育を促進する有用微生物の特定とその性状解析などを進めることで、サツマイモの貧栄養環境に強いという特性のメカニズム解明と農業へ有効活用できる有用微生物（群）の単離を目指している。
サツマイモの生育促進に寄与する微生物を特定するため、野生株と ACS 遺伝子破壊株の根圏メタゲノム解析を進めた。非滅菌土壌において生育させた野生株と ACS 遺伝子破壊株では、それぞれ 105 および 79 のゲノムが検出され、ACS 遺伝子破壊株の根圏での微生物多様性が低下していることが明らかとなった。野生株でのみ検出された 26 ゲノムのうち、20 が真正細菌であった。そのうち属名が特定できたものはわずか 3 種（そのうち種名が特定できたものは 2 種）であり、殆どのゲノムが新規性の高い種のものであった（図 3）。今後、それら微生物種の全ゲノム情報をもとに、植物の生長促進に関わる既知の機能（窒素固定、植物ホルモン生産等）に関わる遺伝子群の有無を調査するとともに、これら微生物の培養法を確立することで、その性状解析を通して有用微生物の特定を目指す計画である。

サツマイモ栽培種への T-DNA 伝播

図2

21

サツマイモ

遺伝子欠失による生育の低下

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

引用文献1）Tanakaetal.Mol.Plant-MicrobeInteract.35:73-84.
（2022）

図3

竹本田中2）Kyndt et al. Proc Natl Acad Sci USA 112: 58445849.（2015）

野生株で特異的に検出された微生物種の分類
空欄は新規（未報告）の微生物

大吾（名古屋大学生命農学研究科）
愛子（名古屋大学生命農学研究科）

共同研究先：齋藤 宏昌（生命科学部）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
22

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

有用微生物の高温限界温度における生存を強化する分子基盤
ぞれ 1˚C 程度耐熱化できることを示した。
本共同研究では耐熱化株における耐熱化による転写変化を RNAseq によって解析し、その結果に基づいて変化した代謝を推測し、耐熱化機構を理解することを目的とした。研究対象は上記の CP4 の 4 耐熱化株とした。1 系
列で行われた従来の高温適応進化（実験室進化）と比べて、4 系列での解析はより一般的な耐熱化分子機構が見出せる可能性がある。RNAseq 解析は 4 耐熱化株とそれぞれの個々の変異を親株ゲノムへ導入した 1 遺伝子変異株 7 株を対象とした。一方、高温を含めたストレス条件
下で耐熱化株と 1 遺伝子変異株で生育を比較したところ、それぞれの耐熱化株のストレス耐性は主に 2 つの遺伝子変異が原因であることが分かった。RNAseq 解析から 4
耐熱化株、3 耐熱化株、2 耐熱化株に共通する発現変動遺伝子が見出され、それぞれの原因となる 1 遺伝子変異も見えるようである。耐熱化機構の解明に向けて今後さらに詳細な分析を進める。

常温菌の中には熱帯地域などの環境条件に適応し、耐熱性を有するものが存在する。その遺伝学的背景を明らかにするために大腸菌や耐熱性ザイモモナス菌等を解析し、各々において耐熱性を付与する遺伝子（耐熱性遺伝子）を特定してきた 1-3）。一方、耐熱化の分子機構を知るために、実験室での耐熱化研究を進めている。この耐熱化研究は、地球温暖化が進むなか耐熱化の限界を知るためにも重要な研究となる。加えて、耐熱性株を用いたエ
タノール高温発酵技術構築を進めている。耐熱化株を用いることにより、さらに安定でかつ経済的な高温発酵系の構築が可能となる。
まず、耐熱化の正確な評価のために生育限界温度の決定方法を確立した 4）。耐熱化はザイモモナス菌 2 株と大腸菌 1 株について温度を徐々に上げながら耐熱化限界まで繰り返し培養を実施したところ、それぞれ 2˚C 高温で生育できる株を得た。さらに限界を見極めるために、耐熱化株をミューテータに改変し、それを用いて高温適応
育種を耐熱化限界まで実施したところ、さらに 1˚C 高温で生育できる株を得た。これらの結果により耐熱化限界
が最大 3˚C であることが示唆された。また、Zymomonas
mobilisCP4（図 1）と Escherichia coliW3110 をそれぞれ 4 系列並行して高温適応育種を行ったところ、同様な表現型や遺伝型をもつものがそれぞれに得られたことか
ら高温適応において多様性が極めて低いことが分かった。
これらの結果は急激な地球温暖化が進行するとヒトの生活温度領域で棲息する微生物の生存が脅かされる可能性を暗示する。さらに CP4 の 4 系列育種から得られた 4 耐熱化株（Z4-80a,Z4-80b,Z4-80c,Za-80d）について、個々の変異を親株ゲノムへ導入することによって耐熱化の主な原因遺伝子変異をそれぞれ 2 つ特定した。一方、活性酸素種（ROS）消去酵素や熱ショック蛋白質等の遺伝子発現強化 5）あるいは Mg2+ や K+ の添加 6）によってもそれ

参考文献
1.MurataM,etalPLoS ONE,6（6）:e20063doi:10.1371/journal.pone.0020063（2011）
2.Soemphol W. et al Biosci. Biotechnol. Biochem., 75:
1921-1928（2011）
3.CharoensukK,etalBiotechnol. Biofuels,10:204.doi:
10.1186/s13068-017-0891-0（2017）
4.KosakaT,etalPLoS ONE,14（6）:e0218985.doi:10.
1371/journal.pone.0215614（2019）5.SakundaA,etalFront. Microbiol.,doi:10.3389/fmicb.
2019.03073（2020）
6.KosakaT,etalFront. Microbiol.,doi:10.3389/fmicb.
2020.00502（2020）

図1

山田

CP4 の耐熱化守（山口大学創成科学研究科（農学系））

共同研究先：石川 森夫（応用生物科学部）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
23

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

大気二酸化窒素の植物成長促進効果の分子機構の解明
二酸化窒素（NO2）は、大気汚染物質として規制されており、その環境基準は 40～60 ppb（1 時間値の 1 日平
均値）である。疫学的調査から NO2 は喘息と関連することが示唆されており、また、光化学スモッグ生成を引き起こす。植物は NO2 に曝されると、気孔から NO2 を取り込む。取り込まれた NO2 は植物体内で硝酸イオンと亜硝酸イオンに乖離し、硝酸還元酵素によって硝酸イオンを
亜硝酸イオンに、亜硝酸還元酵素によって亜硝酸イオン
をアンモニアまで還元され、さらに、アミノ酸にまで代謝される［1］。ただし、アミノ酸へ代謝される NO2 は、植物が取り込んだ最大 7 割に過ぎず、残りの 3 割は未知の窒素化合物として植物体内に存在する（Morikawa etal. 2004）。これらの未知の窒素化合物の具体的な性質や存在状態はまだ解明されておらず、候補物質としては、
ニトロ化合物やニトロソ化合物などの活性窒素が考えている［2］。
植物を長期間にわたり環境レベルの NO2 に曝すと、どのような影響があるのか。Nicotiana plumbaginifolia 植
物を環境レベルの NO2（150ppb）に曝して 9 週間栽培した結果、対照区と比較してバイオマスが約 2 倍に増加し、炭素、窒素リン、無機元素の取り込みも増加した。また、器官がサイズアップし、バイオマス蓄積が顕著に増えた。
この NO2 の植物成長促進効果は、モデル植物であるシロ
イヌナズナを含む 12 種の植物で観察された。さらに、
NO2 処理によって、花芽形成が促進され、胚軸伸長が抑制された。NO2 に曝して栽培した期間に植物が取り込んだ NO2 由来の窒素は、植物体中の全窒素の約 3% であり、NO2 が窒素源としてではなく、シグナルとしてバイオマス増加に寄与していると考えられる［3］。この NO2の植物成長促進効果に上述の NO2 由来の未知の窒素化合物が関与していると考えているが実証はできていない。
今後の課題の一つである。
NO2 の植物成長促進作用機構、特にその原因遺伝子について研究する中で、NO2 に曝して長期間栽培しても胚軸伸長の抑制やバイオマス蓄積の促進が観られない変異体を見出した（高橋、未発表データ）。この変異体の原因
遺伝子は Phytochrome Interacting Factor 4（PIF4）であった。PIF4 は、避陰反応や高温応答など種々の環境応答に関与する転写因子で、オーキシンシグナル伝達経路遺伝子の発現を制御して細胞伸長を促進する。今後、共同研究によって、NO2 処理による植物の成長促進機構の解明を目指す。さらに、将来的にはこの二酸化窒素処理による植物の成長促進効果を農作物栽培に応用したい。

高橋共同研究先：小松細井美佐（広島大学大学院統合生命科学研究科）

24

参考文献
［1］YoneyamaandSasakawa.Plant and Cell Physiol.
20:263-266,（1979）［2］Morikawaetal.Planta.219:14-22,（2004）［3］Takahashietal.New Phytol.168:149-154,
（2005）

憲治（農学部）昂人（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター
採択課題研究紹介〈後期採択課題〉

超硫黄分子による光形態形成の制御機構
土壌中で芽生える植物にとって、地上の光刺激に応答
して生理機能や形態を調節することは、その後の生存を左右する重要な初期イベントである。一連の変化は光形態形成と呼ばれ、なかでも光合成を行うための葉緑体形
成は特に厳密に制御されている。植物の葉緑体形成に必要な遺伝子は、葉緑体だけでなく核内の染色体にも存在する。そのため、葉緑体が正しく形成されるためには、葉緑体内の遺伝子と核内の遺伝子が協調的に発現調節される必要がある。この機構では、葉緑体から核への情報伝達を行うプラスチドシグナルが提唱されており、これには 6 つの GUN タンパク質が重要だと考えられている（図 1）。私たちは、この制御で中心的な役割を担う GUN1の分子機能とヘムを介したプラスチドシグナルの関係性を明らかにした。しかし、GUN タンパク質群を介したプ
ラスチドシグナルには、葉緑体ゲノムの転写やレドックスなどの関与も示唆されており、GUN1 とヘムによるシ
グナル伝達だけでは説明できない現象も多く残されている。
この課題解決に対して新たな視座をもたらし、植物の新規シグナル研究領域を創成するために、私たちは「超硫黄分子」に着目した。超硫黄分子は、分子内に過剰な硫黄原子が付加されたポリスルフィド類で、タンパク質のポリスルフィド化を介して様々な生理機能の制御に関わる。ここ数年で、植物においても、根毛発達や気孔開閉などの生理機能の調節に超硫黄分子が関わることがわ
かってきた。さらに、シロイヌナズナの総タンパク質の約 1 割がポリスルフィド化されうることが報告され、植図1

GUN タンパク質による葉緑体形成制御と超硫黄分子清水隆之（奈良女子大学）

物における超硫黄分子シグナル制御機構の重要性が強く示唆された。しかし、植物の生理機能に対する超硫黄分
子シグナルの位置づけや生物学的意義は未だ不明である。
興味深いことに、シロイヌナズナで同定されたポリス
ルフィド化タンパク質を精査したところ、GUN2,GUN4,
GUN5 が含まれていた。特に、GUN2 がコードするヘム
オキシゲナーゼ 1 は、フィトクロムの色素団合成に働く
主要なアイソフォームであり、その変異体 gun2/hy1 は
異常な光形態形成や葉緑体形成を引き起こす。これより、葉緑体形成が超硫黄分子により制御にされることが考えられた（図 1）。
そこで私たちは、超硫黄分子ドナーである硫化水素（NaHS, GYY4137）を含んだ培地に播種し、光形態形成を観察したところ、硫化水素がクロロフィル含量、光合成関連遺伝子の転写、光合成タンパク質量、光合成活性に影響を及ぼすことがわかった（図 2）。さらに、この制御系には転写因子 HY5/HYH が関与することを見出している。しかし、本制御系の分子機構や生理的意義は不明である。これを明らかにするために、RNA-seq 解析を行うことで、超硫黄分子に応答して制御される遺伝子を網羅的に同定する。超硫黄分子による発現パターンの変化と表現型における機能を精査していく予定である。
超硫黄分子と光形態形成の関係性を分子レベルで解明することは、植物の生育における超硫黄分子シグナルの生理的意義を明確化するだけでなく、超硫黄分子を活用した植物の光合成機能の維持 ･ 高機能化に繋がる極めて重要な研究である。

図2

硫化水素が葉緑体形成に及ぼす影響

共同研究先：渡辺智（生命科学部）
S k R a h u l（生物資源ゲノム解析センター）
25

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

難分解性ペルフルオロオクタン酸の代謝 ･ 分解を担う細菌酵素の探索 ･ 同定
ペルフルオロアルキル物質及びポリフルオロアルキル
物質（PFASs）は、高蓄積性、長距離移動性、ヒトの健康や環境への有害性の特性を併せ持ち、さらに難分解性を示すため環境中で分解されにくく、 フォーエバーケミ
カル＝永遠の化学物質 と呼ばれている。約 4,700 種の合成化学物質群である PFASs のうち、ペルフルオロオ
クタンスルホン酸（PFOS）とペルフルオロオクタン酸（PFOA）はその代表的な例として知られている（図 1）。
それぞれ炭素数 8 の直鎖に、フッ素が結合し、末端にPFOS はスルホ基、PFOA はカルボキシ基を持つ。これ
らはいずれも、結合エネルギーが高い C-F 結合を含むため、物理 ･ 化学的に非常に安定しており、さらに、撥水 ･
撥油性など独自の特性により工業的に広く利用されている。主な用途として、泡消火剤、衣類の撥水剤、半導体
洗浄、カテーテルや留置針などの医療機器、さらに食品トレーなど、私たちの生活で身近に存在する製品にも含まれる。そのため、日本のみならず世界中の水系や大気から検出され、ヒトをはじめとする野生生物体内に高濃度に蓄積し、その結果、健康に悪影響を及ぼすことが懸念されている。しかし、代替品への転換が難しく、産業製品の生産に依然として使用され、環境汚染は現在も進行している。環境省のモニタリング調査では、地下水や水道水から高頻度 ･ 高濃度に検出され、2020 年から水道
水の水質管理目標設定項目として PFOS/PFOA の合計の目標値（暫定）が 50ng/L 以下と設定された。一方、アメリカでは 2022 年に、これまでの水道水濃度の勧告値
70ng/L（PFOS/PFOA の合計値）から PFOS は 0.02ng/

図1

PFOA の構造

図2

乾L、PFOA は 0.004ng/L 以下に変更された。このような基準値の厳格化は PFOS/PFOA の毒性が極めて高く、優先的に対応する必要があることを強く示唆している。したがって、PFOS/PFOA を環境、そしてより身近な水道
水から取り除くことは喫緊の課題である。
バイオレメディエーションは、生物自身やそれが持つ酵素、すなわち生物機能を利用した汚染物質の浄化方法の一つで、汚染土壌の除去や洗浄等の物理化学的手法に比べ、浄化にかかるコストを低く抑えることができる利点を持つ。さらに、広範囲にわたる低濃度の汚染の浄化にも適している。しかしながら、PFOS/PFOA は環境中
では極めて安定であることから、この分解に関わる生物の存在は限られていると考えられる。
細菌は環境の変化に応じて様々な遺伝子の発現を活性化することにより、それに対応している。例えば、生育に悪影響のある汚染物質が高濃度に存在する環境下において、汚染物質の分解酵素遺伝子を誘導発現し、無毒な化合物に変換して耐性を獲得する。このような遺伝子発現を変化させることによる環境適応は、細菌が劣悪な環境で生存するために必須である。PFOA 汚染環境下でも同様に、これに対抗する遺伝子発現が引き起こされると考えられる。そこで本研究では、汚染した河川底質（図2）から単離した PFOA を代謝 ･ 分解する可能性のある細菌を用いて、次世代シーケンス技術により網羅的に遺伝子発現を調べる。これにより、PFOA の代謝 ･ 分解に関わる遺伝子を見出し、PFOA 代謝 ･ 分解に関わる酵素を同定する。

細菌を単離した河川底質中のペルフルオロカルボン酸の濃度

秀之（神戸大学バイオシグナル総合研究センター）

共同研究先：大西 章博（応用生物科学部）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
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生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

イチゴ萎黄病菌のカリフォルニア及び岐阜県由来の菌株における特異的配列の特定
不完全菌類 Fusarium oxysporum は、多くの分化型（forma specialis 略記 f. sp.）が確認されており、それぞれが各々の農作物に被害をもたらす。その一種であるイ
チゴ萎黄病菌 F. oxysporumf.sp.fragariae は収益性が高いイチゴに感染し、世界中に深刻な経済的被害をもたらしている。イチゴ萎黄病菌の厚膜胞子は数年間土壌中で生存可能なため、感染苗のみならず厚膜胞子が潜伏する
土壌も感染源となる（WinksandWilliams,1965）。また苗に感染した場合、好適条件下でも 30～40 日間の潜伏期間があり、健全苗との識別が困難である（石川 ,2011）。
潜伏苗が生産現場に持ち込まれ感染源となるケースもある。また土壌中には非病原性 Fusarium 属菌も潜伏している。そこでイチゴ萎黄病菌を迅速かつ特異的に検出するため、目視判別が可能で 60 分の処理で済む Loop-mediated isothermal amplification（LAMP）法を採用した（Katohetal.,2021）。これまで PCR（Sugaetal.,2013）で標的にしたイチゴ萎黄病菌の特異的な配列（GenBankacc.No.JX204304）をLAMP法に使用したところ、栃木県由来の 32 菌株に特異的に反応し非病原性 F. oxysporum やその他糸状菌に陰性反応を示した（Katoh et al.,
2021）。しかしカリフォルニア由来の 2 菌株（以下 GL1270，
GL1385，Henryetal.,2017）は検出に 90 分を要し（Katohetal.,2021）、岐阜県由来の 2 菌株（以下 GF725，GF726）には陰性反応だったことから、これら 4 菌株について異なる配列の保持が示唆された。そこで、4 菌株について
次世代シーケンサーを用いてゲノム情報を取得することで原因を探った。
高崎健康福祉大学で 4 菌株の培養菌糸から核酸 DNAを抽出し、東京農業大学生物資源ゲノムセンターで Illumina シーケンサーでデータを取得した。いずれのサンプ
ルについても 8-10Gb 程度のデータ量が得られ、アセンブ
ルには支障のないデータ量が得られたためゲノムアセン
ブ リ を 実 施 し、GL 1 2 7 0 は 5 2 . 8 Mbase、GL 1 3 8 5 は
5 6 . 1 Mbase、GF 7 2 5 は 4 8 . 4 Mbase そ し て GF 7 2 6 は48.8Mbase の概要ゲノムをそれぞれ得た。
まず既報の LAMP 法（Katohetal.,2021）で使用した
領域（249bp）について GL1270、GL1385 の 2 菌株のデー

タを基に LocalBlast で解析したところ、それぞれ 188bp
が 98%、200bp が 96% の相同性を示した。どちらの配列
も 5 側約 50bp の配列が異なることが確認された。そこ
で 1）日本株の配列と GL1270、GL1385 間で保存性が高い配列を含む 230～300bp を選抜、2）候補について、公
開 さ れ て い る F. oxysporum 非 病 原 性 菌 株（GL1552,
GL1702,GL1703,GL1704,Burkhardtetal.,2019）のゲノ
ム配列中で確認されないものを選抜。3）イチゴ萎黄病菌のゲノム配列中により高い相同性を示すものを選抜。4）
Prime Explorer Ver 5.0（https://primerexplorer.jp/
lampv5/）を用いて LAMP 法用のプライマーセットのデザインが可能な配列を選抜。以上の流れで新規の LAMP
法用のプライマーセットのデザインに最適な配列を選抜した。その結果、GF726 から得られたデータから 1）～4）の条件を満たす配列 230bp を選抜した。その配列は
F. oxysporum 非病原性菌株では確認されず、GF725 とGF726 を含む日本株並びに GL1270、GL1385 で同一のものが確認された。またこの配列は検出感度を高めるルー
ププライマー（Nagamineetal.,2002）もデザイン可能であることが分かった。今後この配列を標的にしたプライ
マーセットを用いて、培養菌体から抽出した核酸を鋳型に LAMP 法で目視判別を試みる。

加藤

共同研究先：岩波徹（農学部）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）

寛（高崎健康福祉大学）

27

参考文献
Burkhardtet al.,Plant disease,103,1006-1013.（2019）
Henryet al.,Plant disease,101,550-556.（2017）
石川成寿 これで防げるイチゴの炭疽病、萎黄病．農文協（2011）
Katohet al.,Plant disease,105,1072-1079.（2021）
Nagamineet al.,Molecular and cellular probes,16,223229.（2002）
Sugaet al.,Plant disease.97,619-625.（2013）
Winks et al., Queensland journal of agricultural andanimal sciences22,475-479.（1965）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

ゲノムワイド関連解析による自殖シンドローム進化の解明
生物進化の過程では、新奇な形質の誕生だけでなく、特定の器官 ･ 組織の縮退や消失といった「退化」もしば
しば起きてきた。近年、退化的現象は「選択緩和」と呼
ばれる、環境の変化に伴い形質の維持に重要であった選択圧が消失 ･ 減少する過程のひとつとして統一的な理解が進みつつある（Lahtietal.2008Trends Ecol Evol ほか）。しかしながら、退化がどの程度適応進化により起きているのか、迅速な進化を可能にする要因は何かといった点に関する定量的な実証研究は乏しいのが現状である。
私達は、被子植物で繰り返し起きた自家受精（自殖）の進化と、それに伴い進化した花弁の退縮や花粉数減少
等の花形質群「自殖シンドローム」を対象に、この問題に取り組んできた（図；Tsuchimatsu&Fujii2022Phil
Trans R Soc B）。自殖シンドロームは、頻繁に起きた平行進化の例として植物学では古くから認識されてきたが、その遺伝的背景に関する知見が報告されるようになったのはごく最近である。私達は自殖シンドロームの一形質である花粉数を規定する遺伝子RDP1 をシロイヌナズナ
で初めて同定したが（Tsuchimatsu et al. 2020 Nature
Commun）、自殖シンドロームの普遍性の割に、その遺伝的基盤に関する知見は現状ほぼモデル生物とその近縁種に限定されている上、自殖シンドロームがどの程度適応的な形質群かは、いまだ十分に検証されていないのが現状である。そこで本研究では、自殖性 ･ 他殖性に種内で大きな変異がみられるペチュニア属植物に着目し、QTL
解析とゲノムワイド関連解析（GWAS）を組み合わせた遺伝子単離、集団ゲノムデータを活用した分子集団遺伝学的解析による選択圧と自殖の進化時期の推定、遺伝子導入 ･ 破壊実験による自殖シンドロームの適応性の検証を統合することで、自殖シンドロームがどの程度適応的に、かつ迅速に進化しうるかを明らかにすることを目的としている。
本研究で対象とするペチュニアには自家不和合、自家和合性系統の両方がみられ、相互交配が可能である。この性質を利用して申請者は F2 集団を用いた QTL 解析を実施することで花粉数 ･ 花弁サイズ ･ 胚珠数など多くの自殖シンドローム形質について責任領域をすでに絞り込んでおり、より解像度の高い GWAS を組み合わせることで遺伝子同定が可能な状況にある。このたび、GWASに供する系統の一部の全ゲノムリシークエンス解析を申請しており、これにより GWAS を実施できる見込みである。
Lahtietal.Relaxedselectioninthewild.Trends Ecol
Evol 24（9）:487-96.（2008）
Tsuchimatsu,T.etal.AdaptivereductionofmalegametenumberintheselfingplantArabidopsis thaliana.
Nature Commun11:2885.（2020）
Tsuchimatsu,T.andFujii,S.Theselfingsyndromeand
beyond:Diverseevolutionaryconsequencesofmatingsystemtransitionsinplants.Phil Trans R Soc B377:
20200510.（2022）

図 植物で広くみられる自殖シンドロームに関わる形質群
Tsuchimatsu&Fujii2022Phil Trans R Soc B を改変

土松隆志（東京大学大学院理学系研究科）

共同研究先：太治細井28

輝昭（生命科学部）
昂人（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

TORC1 下流の TFE3 ブランチの細胞特異的遺伝子発現への干渉
細胞内情報伝達機構のひとつである TORC システムは、真核生物の栄養感知 ･ 応答系のひとつとして、広く酵母から植物、哺乳動物まで共通に使われている。TORC
は、代謝 ･ 翻訳 ･ 転写などのさまざまなレベルでの応答を司り、細胞増殖やオートファジーの制御などにおいて中心的な役割を果たすことが明らかにされてきた。TORC（TORC1 および TORC2 複合体）は、未だにその制御機
構に不明な部分が残されていることに加え、TORC を共通に使いながらも、生物種によって、あるいは多細胞生
物では細胞の種類によって、多彩なアウトプットを表現するので、その理解は生物の栄養状態への応答の戦略を知ることにつながるだろう。本研究は、TORC1 と転写調節との関わり（とりわけ共通性と個別性）に着目した。
TORC1 は、細胞にとってエネルギーを多く消費する過程である翻訳反応を調節するが、転写のレベルにおいても、リボソーム RNA 遺伝子の転写を調節する（図 1）。
また、TORC1 の下流ブランチのひとつである転写因子
TFE3 は、栄養飢餓とそれに引き続く TORC1 不活性化に応答して核へと移行し、オートファジー ･ リソソーム
関連遺伝子上の CLEAR 配列に結合して転写を促進する
ことで、細胞が栄養飢餓状態に対応するシステムの一部を担っている（図 1 左）。一方で我々は、TFE3 の新しい機能として、β細胞の機能抑制という側面を発見した。
TFE3 は、β細胞においてはインスリン、glut2、mafAなどのβ細胞機能に必須な遺伝子の発現を抑制すること
で、インスリン分泌を抑える働きもしていることを見出した（図 1 右）。この際に、TFE3 がβ細胞で機能する転写因子に結合し、その活性を抑制する可能性を見出しており、この分子機構の解明を含めて、本システムの役割を本共同研究では追究している。
これまでに、培養β細胞株で TFE3 を活性化した際の遺伝子発現の変化を RNA-seq 解析により調べたところ、確かにβ細胞特異的な遺伝子群（mafA, pdx1, slc2a2/
glut2 など）の発現抑制が有意に起きることが観察され（図 2）、TFE3 がβ細胞機能を抑制することがトランス
クリプトーム全体のレベルでも立証された。今後、TFE3
や、その標的となる候補転写因子の ChIP-seq 解析を行う
予定であり、これらの一連の解析を通じて、このシステ
ムの全体像が明らかになると期待される。
膵β細胞は脊椎動物の血糖値コントロールの司令塔であるので、TORC1 は細胞内レベルでの栄養応答だけでなく、動物個体レベルでの栄養応答も制御するという新しい機能側面を持つことを明らかにしてゆきたいと考え
ている。

図1

TORC1 下流ブランチ TFE3 の膵β細胞での新規機能

図2

片岡浩介（横浜市立大学生命医科学研究科）

共同研究先：笠原輿石
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β細胞での TFE3 活性化時のトランスクリプトーム変化

浩司（生命科学部）
雄一（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

鉄センサー遺伝子のゲノム編集による鉄欠乏耐性 ･ 鉄蓄積
イネが非組換え体であることの証明と標的遺伝子の探索
鉄はほぼ全ての生物の必須元素である。土壌中には鉄が豊富に含まれているが、水に溶けにくいため植物には吸収しにくい。特に世界の耕地土壌の 30％以上を占める
アルカリ性の石灰質土壌では、鉄がきわめて溶けにくい
ため植物の多くが鉄欠乏になり、葉が黄白色化して生育が著しく阻害される。これは農業生産および環境保全上の深刻な問題となっている。
また、植物が土壌中から吸収する鉄は、植物の生育に必要なだけでなく、私たち人間が食品を介して摂取する
鉄分の由来となる。鉄欠乏は人間にとっても深刻な問題であり、貧血症だけでなく免疫力の低下や意欲減退などの原因となる。WHO の報告によれば、世界で約 30 億人が鉄欠乏と推定され、特に発展途上国で深刻である。世
界人口の半分はコメを主食としているが、コメの鉄含有量は低く、また精米によってその多くが失われるためアジア諸国では鉄欠乏症の人々の割合が高い。日本においても成人女性と子供の約 40％が鉄欠乏と推定されている。コメの鉄分を高めることができれば、このような鉄欠乏症の改善に大きく貢献することが期待される。また、亜鉛欠乏も世界的に深刻な問題であり、鉄欠乏、亜鉛欠
乏はビタミン A 欠乏と並んで世界の三大栄養欠乏に挙げられる。
植物は鉄の多寡を感知して、鉄欠乏時にのみ鉄の吸収 ･輸送に関わる遺伝子を発現誘導する。研究代表者らが同定した植物の鉄 ･ 亜鉛結合性ユビキチンリガーゼ HRZは、この鉄欠乏応答を抑制する因子であり、植物細胞内鉄センサー分子の最有力候補である（Kobayashi et al.
2013Nat. Commun.）。これまでに研究代表者らは、イネの HRZ遺伝子（OsHRZ1,OsHRZ2）の発現を低下させ

図1

小林選抜した非組換え

ホモ変異系統たイネや、CRISPR/Cas9 によるゲノム編集でOsHRZ1、
OsHRZ2 遺伝子の 4 種類の金属結合ドメインに各々変異を導入したイネを作製した。これらの多くの系統は石灰質土壌などの鉄を吸収しにくい環境でもよく生育し、鉄 ･亜鉛を玄米 ･ 白米 ･ 葉に多く蓄積した（Kobayashiet al.
2013 Nat. Commun.；論文未発表）。通常の植物では
HRZ が働きすぎて鉄を効率的に吸収できない状態となっており、一部の HRZ 遺伝子の変異により鉄欠乏応答の抑制を部分的に解除することで効率的な鉄の吸収と輸送が促進されるものと考えられる。
さらに、研究代表者らはゲノム編集による OsHRZ 遺伝子変異イネの後代での分離によりCas9/gRNA導入遺伝子が除かれ、良好に生育するホモの非組換え OsHRZ
変異系統1CHY、1Rub、2CT、2Riを選抜した（図 1）。
これらの選抜系統は、通常の合成培土で栽培すると玄米に鉄を多く蓄積した。さらに 1CHY、1Rub 系統は、アルカリ性の石灰質土壌ポットにおいても野生型よりも緑色を保ち、鉄欠乏耐性を示した（図 2）。
OsHRZ 変異系統が持つ鉄欠乏耐性および鉄 ･ 亜鉛蓄積の形質を実用化するためには圃場栽培が必須である。
そこで本研究では、OsHRZ 選抜系統が真に非組換え体
であることを証明するためのゲノムリシーケンスを行っている。今後、k-mer法により導入遺伝子の不在を検証するとともに、gRNA と比較的相同性が高くオフターゲッ
ト変異が導入された可能性がある箇所について変異の有無を確認する予定である。なお、研究題目の「標的遺伝子の探索」については本研究の支援対象外となったため、別途研究を進める予定である。

図2

高範（石川県立大学生物資源工学研究所）

共同研究先：樋口齋藤
輿石30

石灰質土壌での鉄欠乏耐性

恭子（応用生物科学部）
彰宏（応用生物科学部）
雄一（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

枯草菌の自然形質転換能を制御する RNA イノシン修飾の解析
tRNA は多種多様な転写後修飾を受けることで機能性を獲得する。中でもアンチコドンのイノシン修飾はすべての生物ドメインに保存され、コドンの翻訳に重要な役割を果たす 1。イノシンはアデニンの脱アミノ化によって酵 素 的 に 生 じ、 し た が っ て tRNA イ ノ シ ン 修 飾 酵 素（tRNA アデノシンデアミナーゼ ; TadA）遺伝子はほとんどの生物の生育に必須であると考えられている。実際に大腸菌の tadA の条件破壊株を作製し、その発現を抑制する条件で培養すると、β-galactosidase 活性を指標としたタンパク質合成能が著しく低下し、生育はすみやかに停止した（未発表）。ところが、グラム陽性細菌のモデ
ル生物である枯草菌では、tadA のホモログ遺伝子（yaaJ）
が生育に非必須であることが、欠失 ･ 変異株作製プロジェ
クト 2,3 および我々の解析から明らかになった 4。yaaJ 欠
失株ではわずかに生育の低下が見られた一方で、β -galactosidase 活性を指標としたタンパク質合成活性は、野生株に比べて 1.5 倍程度に上昇した 4。すなわち、枯草菌では tRNA のアンチコドンがイノシン修飾を受けなくても翻訳が可能であることが分かった。イノシン修飾に依存しないコドン認識の分子メカニズムの解明に向けて解析を進めている。
枯草菌は貧栄養ストレスにさらされると DNA の取り込みと相同組換えを伴う自然形質転換能（コンピテンス）を発揮するほか、内生胞子を形成して応答する。yaaJ の欠失により胞子形成能に顕著な影響は見られなかったが、形質転換効率は 100 倍程度に低下した 4。枯草菌のコンピ
テンスは数百ものタンパク質因子を介した複雑なカスケー
ドにより制御される（図 1）。yaaJ 欠失株ではそのカス

図1

ケードにおける主要な転写制御因子の発現量が著しく低下することを見出しているが、既述の通り yaaJ 欠失株のタンパク質合成能は低下しないことから、tRNA の翻訳
機能の不全が原因ではないと予想される。
「tRNA イノシン修飾酵素遺伝子の欠失によりコンピテンスが消失する
原因の特定や、その制御機構の解明」が今後の課題である。
tRNA は古くから研究されてきた、いわゆる古典的な機能性 RNA 分子であるが、未だに不明な点も多く、近年では新たな生理活性が数多く発見されている。tRNAやその転写後修飾がバクテリアのコンピテンスに関わるという報告はこれまでになく、本研究課題の遂行により新規概念に基づく制御機構の発見およびバクテリアエピ
トランスクリプトミクスの発展につながると期待される。
本支援を受けて、枯草菌 yaaJ 欠失株のトランスクリプ
トーム解析を行い、イノシン修飾酵素の欠失により発現が変動する遺伝子群を同定する。また、その結果とさらに生化学的解析を行うことで、直接的に影響を受ける標的遺伝子または標的分子を特定するとともに、RNA 修飾を介したコンピテンス制御の分子機構を解明する。
1.Agrisetal.,RNA Biol.15,537-553.（2018）
2.Ogasawara,Res.Microbiol.151,129-134.（2000）
3.Kobayashietal.,Proc. Natl. Acad. Sci.USA100,46784683.（2003）
4.Somaetal.,Genes14:1515.（2023）
5.Hamoenetal.,Microbiology149,9-17.（2003）

枯草菌の形質転換能発現における遺伝子カスケード
Hamoen（2003）Fig.2 を改変

相馬亜希子（千葉大学園芸学研究院）

共同研究先：志波優（生命科学部）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
31

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

ゲノム編集によって耐病性を獲得したイネの非閉鎖系圃場試験に向けたゲノム解析
白葉枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae 以下Xoo）によって生じる白葉枯病は、イネの最重要病害の一つであり、Mansfield et al.（2012）の総説によると、細菌病の中で 4 番目に重要と位置付けられている。その対策には、抵抗性遺伝子の活用が効果的である。インド型イネ系統 IR24 は、ほぼすべての Xoo レースに感受性であるが、化学変異原メチルニトロソウレアによって突然変異を誘発することにより見出された XM14 系統は、供試されたすべての Xoo レースに抵抗性であり、1 潜性抵抗性遺伝子 xa42 をもつ（Busunguetal.2016）。連鎖分析の結果、xa42 は、これまでに同定された白葉枯病抵抗性遺伝子とは異なる脂肪酸組成関連遺伝子の一塩基置
換（非同義置換）によって生じたことが明らかになっている。また、XM14 と IR24 の葉中の脂肪酸組成を比較したところ、遺伝子機能から予想されるような脂肪酸組成の明瞭な差が認められた。以上の実験結果は、イネにおける新たな抵抗性の分子機構を提唱できる可能性が高い
ことを示している。
この一塩基置換をゲノム編集によって導入し、感受性品種を抵抗性品種に改良することを試みた。ます、Tangetal.（2019）によって開発された塩基置換のゲノム編集
カセットに標的遺伝子の gRNA を挿入した。次に、白葉枯病感受性の日本型イネ品種であるトヨニシキに、このゲノム編集カセットをアグロバクテリウム法で導入した。
その結果、標的遺伝子がバイアレリックで変異した 3 個体のゲノム編集個体が得られた。これらの個体では室内による接種試験で耐病性が確認されたが、確実に耐病性を確認するためには圃場試験を行う方が望ましい。
しかしながら、本研究のゲノム編集体は、外来遺伝子
をゲノム中に保持してるため、カルタヘナ法の規制の対象となってる。そのため、圃場試験を行うためには、隔離圃場等の施設が必要であるが、鹿児島大学には当該設備が無いため莫大な費用と煩雑な手続きを要する。
そこで、ゲノム編集個体後代において外来遺伝子を分離させ、抵抗性遺伝子が変異型で且つ外来遺伝子を持っていない個体（ヌルセグリガント）を選抜することを着想した。しかしながら、アグロバクテリウム法による形質転換では、導入された遺伝子の小断片が染色体上に散在している場合があり、通常の PCR 法ではそういった小断片の検出が困難である。そこで NGS 解析によって、それらの小断片を検出することができれば、断片のある周辺の配列情報からプライマーを作成し、形質転換後代でそれらの小断片を持っていない個体を PCR 法によって選別可能になることが期待できる。さらに、NGS 解析に
よってオフターゲット変異の検出も可能であり、オフター
ゲット変異がない（少ない）個体を選抜することで、非閉鎖系の圃場試験が可能となる。
本研究による NGS 解析により、完全なヌルセグリガン
トが得られれば、育種の中間母本としても利用可能であり、イネの耐病性育種に貢献することが期待できる。また、本研究の耐病性遺伝子は、これまでにイネで発見されたシグナル伝達系に関わる耐病性遺伝子と異なり、脂肪酸の組成に関わる遺伝子であることから、新たな耐病性形質の研究に資するものと考えられる。
参考文献
Mansfieldetal.Mol. Plant Pathol.13:614-29.（2012）
Busunguetal.Breed. Sci.66:636-645.（2018）
Tangetal.Plant Biotechnol.J.17:1431-1445.（2019）

本研究の概念図：PCR 法では検出が困難な外来遺伝子の小断片の位置を、NGS により特定する。
後代での PCR によるヌルセグリガントの選抜が可能になる。

清水圭一（鹿児島大学農学部）

共同研究先：入江輿石32

憲治（国際食料情報学部）
雄一（生物資源ゲノム解析センター）

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター

ウシ黄体細胞の 2 次元ならびに 3 次元体外培養系における
LHCGR 発現動態の変化
近年ウシの受胎率低下が我が国の畜産業ににおいて喫緊に解決すべき問題の一つとなっている。ウシの受胎には様々な体内組織が関与しており、その詳細な情報を得ることがこの問題解決の糸口と考えられる。
黄体は排卵後の卵巣に一過性に形成される組織であり、これから分泌されるプロジェステロンは卵管や子宮の分泌機能に関与するとともに、胚の着床や妊娠の維持など
受胎の成立に大きく関与している。したがって黄体機能は直接ウシの受胎性を左右する。
黄体は排卵後の卵胞が変化して形成される。卵胞内に存在する顆粒膜細胞ならびに卵胞膜細胞は排卵前の黄体形成ホルモン（LH）サージの影響を受けて、それぞれが黄体細胞へと分化する。分化した黄体細胞はさらに LH
に対してそのレセプター（LHCGR）を介して反応し、妊娠に必須のホルモンであるプロジェステロンを分泌する。
これまで、この黄体細胞の詳細な機能制御については
体外培養系を用いて研究が行われてきた。一方、近年、
黄体細胞は黄体を構成するそれ以外の細胞（血管内皮細胞や免疫細胞等）と相互に影響をおよぼし合い、その機能を制御していることが明らかとなっている。そのため、従来の平面上での黄体細胞の体外培養（2 次元培養）よりも、黄体細胞が立体的に接着する 3 次元培養技術を導入することにより、より体内に近い環境下におけるウシ

黄体細胞機能発現の制御メカニズムを検討することが出来ると考えられる。本研究では最初に、ウシ黄体細胞を採取し、特殊な表面処理を施した培養プレート上で培養することにより細胞塊を形成させ（3 次元培養）、このプ
ロジェステロン産生能を一般的な培養用である 2 次元培養と比較した。2 次元培養では LH に反応してプロジェ
ステロン産生が有意に上昇したが、3 次元培養では LH 非存在下でのプロジェステロン産生は有意に増加したものの、LH 存在下ではこのプロジェステロン産生は増加しなかった（図 1）。この 3 次元培養における黄体細胞の LH
感受性の低下の原因を探るため、その受容体である
LHCGR 遺伝子の発現量を検討したところ、3 次元培養したウシ黄体細胞ではその発現は 2 次元培養に比較して著しく減少していた（図 2）。生体内においてウシ黄体細胞
は下垂体からの LH に反応してプロジェステロン分泌を上昇させるが、2 次元培養よりも生体の状態に非常に近いとされる 3 次元培養でむしろ生体とはかけ離れた結果が得られたことは非常に興味深い。本共同研究において、
この 2 つの培養系における網羅的発現遺伝子解析によって、LHCGR 遺伝子発現を制御する上流因子を決定し、本研究の原因を追究することが出来れば、体外での細胞機能研究に大きな貢献をもたらすと思われる。

図12 次元（mono）および 3 次元培養（spheroid）した
ウシ黄体細胞のプロジェステロン産生能

図 2 2 次元（mono）および 3 次元培養（spheroid）した
ウシ黄体細胞における LHCGR 遺伝子発現木村康二（岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域）

共同研究先：岩田輿石
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尚孝（農学部）雄一（生物資源ゲノム解析センター）

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マウス胚におけるアレル特異的 CTCF/Rad21 結合領域の探索
近年の分子生物学的な解析技術の飛躍的な進歩により、真核生物のクロマチンは TAD（TopologicallyAssociated
Domain）とよばれるループ構造を単位として折りたたまれていること、エンハンサーとその標的遺伝子の多くは同一の TAD の内部に存在し、エンハンサーと遺伝子のプロモーターが空間的に近接することで、遺伝子の転写調節が行われることがわかってきた。TAD の形成に重要な因子として、CTCF（CCCTC-binding factor）タン
パク質が知られている。CTCF は個々の TAD の境界となる DNA 配列に結合し、コヒーシンとよばれる環状のタンパク質複合体とともに TAD の境界を規定すること
で、クロマチンのループ構造を形成させる。ゲノム上のCTCF 結合配列を欠失した場合は TAD の境界が失われ、正常なループが形成できなくなる。その結果、遺伝子の発現低下や異所的な遺伝子発現をもたらし、ヒトにおいては先天性疾患の原因にもなることがわかっている。このような DNA 領域の空間的相互作用は塩基配列の変化を伴わないことから、エピジェネティックな遺伝子発現制御の一つとして捉えられている。TAD 形成は父母アレル間で同じであることが前提であるが、例外として、
父母いずれかのアレルからのみ発現するインプリント遺伝子においてはアレル特異的な TAD が形成されている
ことが報告されている。
当研究室ではこれまで、マウスにおける Igf2-H19 イ
ンプリント領域の遺伝子発現制御機構に着目して研究を行ってきた。Igf2-H19 インプリント領域を制御する H19-

ICR と呼ばれる配列は、CTCF およびコヒーシンが母性
アレル特異的に結合する。CTCF およびコヒーシンが母性アレルに結合できなくなると母性アレルの高メチル化
およびインプリント遺伝子の発現異常を引き起こす。このことから、母性アレル特異的な CTCF およびコヒーシ
ンの結合がアレル特異的な TAD の形成に重要であると考えられている。しかし、ゲノム中のインプリント領域のうち、報告のない他の領域にも CTCF およびコヒーシンが結合しているのか、Igf2-H19 と同様に非メチル化状態に重要なのか、またこのような結合様式を持つのは現在知られているインプリント領域だけなのかも不明である。
申請者はアレル特異的に CTCF およびコヒーシンが共局在する領域の同定を目的として、マウス胚においてアレル特異的に CTCF およびコヒーシンの構成要素の一つである Rad21 が共局在するゲノム領域を探索した。その結果、常染色体において母性アレルあるいは父性アレルに CTCF/Rad21 が共局在する領域が検出された。この中には既知のインプリント領域も複数含まれていることが確認された。興味深いことに、父母どちらか一方のアレルにのみ CTCF/Rad21 が共局在する領域がインプリント領域以外にも複数確認された（図）。今後は、このよ
うな CTCF/Rad21 の片アレル性の結合が、ICR と同様に親の由来に依存しているか、あるいは系統間のゲノム配列の違いに依存しているかを明らかにすることで、アレル特異的な TAD による遺伝子発現制御機構の解明を行っていきたいと考えている。

図 片方のアレルにのみ CTCF/Rad21 が共局在する領域
CTCF および Rad21 の ChIP-seq 解析。母性アレルのみ（上）、父性アレルのみ（下）に CTCF/Rad21 がどちらも結合しているピークが認められる。このピークが存在する Smo および Tlr6 はインプリント遺伝子でない。

原聡史（佐賀大学医学部分子生命科学講座

共同研究先：尾畑やよい（生命科学部）
細井 昂人（生物資源ゲノム解析センター）

分子遺伝学エピジェネティクス分野）

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植物の高湿度応答と免疫応答のクロストーク解明
高湿度環境は、降雨、ハウス栽培、植物の密集などで発生し、植物病原菌による農作物の被害を拡大する要因となります。近年、アブラナ科植物シロイヌナズナとトマト斑葉細菌病菌 Pseudomonas syringae pv. tomato（Pst）DC3000 を対象とした研究から、病原細菌が高湿度
で葉の病害を助長する仕組みが、徐々に紐解かれてきました。そのひとつが、葉内の病原細菌による水浸漬の誘導です。気孔を介して葉内に侵入した病原細菌は、自身が定着した場所に水を保持するため、エフェクターと呼ばれるタンパク質を介して宿主植物の生理機能を攪乱します。水浸漬が発生することで病原細菌は爆発的に増殖し、感染葉に甚大な病害をもたらします。水浸漬を誘導する PstDC3000 のエフェクターとして AvrE と HopM1が同定されており、これらは宿主植物の ABA（アブシシン酸）応答を活性化することで、気孔閉鎖を促し、感染
葉の保水性を高めます。
一方で、植物は水浸漬に対する抵抗性を獲得してきたことも明らかになってきました。私たちはこれまでに、
シロイヌナズナの細胞膜アクアポリン PIP2;6 と ABA 代
謝酵素 CYP707A3 が、高湿度における水浸漬抵抗性を担うことを突き止めました。高湿度では、PIP2;6 のリン酸化および CYP707A3 の遺伝子発現が誘導され、葉内の細菌による水浸漬の発生を防ぎます。また、他グループの図1

安田研究から、ABA 応答を正に制御する NAC 型転写因子遺伝子のヒストン H3K27 メチル化が上昇し、それらの発現が抑えられることで水浸漬を防ぐことも示されています。
したがって、植物は高湿度に応じて水浸漬抵抗性を誘導し、葉内細菌の増殖を抑えていると考えられます。
高湿度環境において、植物は、葉柄伸長、クチクラ層の変化、気孔開口、植物ホルモンの蓄積量 ･ 応答性など、様々な形態および生理的変化を示します。私たちの研究から、シロイヌナズナの葉では、高湿度に僅か 30 分間曝
露されることで 1840 遺伝子の発現が変動することが明らかとなり（2021 年度後期の本共同研究で得られた成果）、
多様な高湿度応答を支える遺伝子発現プロファイルおよびその制御機構が見えてきました。その制御メカニズムの解明も現在進めており、カルモジュリン結合型転写活性化因子 CAMTA がその中心的な役割を担うことも見出しました。さらに、私たちの研究から病原細菌がエフェクターを介して高湿度応答を攪乱すること、病原細菌の感染に伴う免疫応答の活性化と高湿度応答の相互作用も示唆されています（図 1）。本研究課題では、高湿度における植物と病原細菌の相互作用をトランスクリプトーム
レベルで明らかにし、その分子実体に迫りたいと考えております。

高湿度−植物−病原細菌の 3 者間相互作用

盛貴（奈良先端科学技術大学院大学）

共同研究先：篠澤 章久（生命科学部）
S k R a h u l（生物資源ゲノム解析センター）
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イネの新規細菌共生系における RNA シークエンス解析
植物は組織内に多様な微生物集団（微生物叢）を宿しており、環境変動に応じてその組成や機能性を変化させて環境適応を進めている。植物の生存 ･ 生育に寄与する微生物叢は、環境調和型の農業技術のシーズとしても注目され、メタ DNA シーケンス解析によるプロファイリ
ングや構成菌株の単離は盛んに進められている。しかしながら、大多数の生理機能や動態は依然として不明である上、宿主植物による共生制御メカニズムは不明な点が多い。
そこで、我が国に稀有な資源として、無施肥無農薬栽
培を長年継続しながら高生産性を示す優良水田で成立しているイネの微生物共生の実態や機能性の解明を進めている。同圃場と隣接する有施肥圃場における 2018-2021
年の 4 年間にわたる比較調査によって、根の共生微生物
叢のメタ 16S 解析プロファイルを取得し、前者に特徴的な貧栄養土壌適応型の共生微生物叢の動態データやマーカー菌種に関する情報を得た。さらに、同圃場で栽培されたイネから共生細菌株を単離し、イネ接種試験を通して苗床（開放土壌）や野外水田圃場においてイネの成長 ･収量を増進する有用菌株を複数種同定した。中でも、本研究の対象である新種の共生細菌株は、イネの免疫活性化 OsPep ペプチド受容体 OsPEPR1、及び菌根共生制御
因子 CCaMK 等に依存しながら、新規の感染様式を経て根に侵入して共生を成立させることを見出した。水稲においては菌根共生が成立しないこともあり、本細菌共生機構の解明は、イネにおける菌根共生制御因子を介した細菌共生制御の実態や分子メカニズムに関する理解を深めるとともに、共生微生物剤を活用した環境保全型農業の推進に資することが期待される。
そこで、本支援により、上記の共生不全変異体も活用して、細菌接種苗における根侵入から感染 ･ 共生成立までのステージごとに、共生成立に即した宿主の遺伝子発現変動プロファイルを得ることを目指す。それにより、共生の成立機構や共生によるイネ成長促進機構に関する情報を得て上記の研究や応用展開を加速化したいと考え
ている。

西條

共同研究先：太治
細井雄介（奈良先端科学技術大学院大学
バイオサイエンス領域）

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輝昭（生命科学部）
昂人（生物資源ゲノム解析センター）

NGRC ニュース
東京農業大学生物資源ゲノム解析センター
2024 年 3 月号

NGRC ニュースレター

2023 年度 学内公募一覧
1. 太治

輝昭（生命科学部

バイオサイエンス学科）「シロイヌナズナの野生型および変異株のリシークエンス」
2. 和久

大介（国際食料情報学部

国際農業開発学科）「哺乳類の全ゲノム解析及び食性解析」
3. 岩田尚孝（農学部

動物科学科）「異なる作成方法が卵子や胚盤胞期胚の遺伝子発現に及ぼす影響」
4. 田村倫子（応用生物科学部

食品安全健康学科）「培養肉のトランスクリプトーム解析」
5. 渡辺 智（生命科学部 バイオサイエンス学科）「シアノバクテリアにおける巨大プラスミド維持機構の解明」
6. 志波 優（生命科学部 分子微生物学科）「土壌 ･ 植物 ･ 食品 ･ 微小粒子状物質中のメタ 16S/ITS 解析」
7. 佐々木 豊（地域環境科学部 生産環境工学科）「Eco ＆ Bee CPS」
8. 岩槻健（応用生物科学部

食品安全健康学科）「味蕾部位による味細胞機能の違い」
9. 志波 優（生命科学部 分子微生物学科）「異なる水分条件とホワイトギニアヤムの共生細菌叢の関連性に関する研究」
10. 佐々木 康幸（生命科学部 バイオサイエンス学科）「放線菌の変異体のリシーケンス」
11. 岩槻 健（応用生物科学部 食品安全健康学科）「ヒト味蕾の RNA-Seq No.1」
12. 山本 紘輔（生命科学部 分子微生物学科）「アッケシソウ由来の植物生育促進根圏細菌の全ゲノム配列の解析」
13. 輿石 雄一（生物資源ゲノム解析センター）「MiCAPs 法を用いた、新規家禽エミューにおける産肉関連 QTL の同定」
14. 矢嶋 俊介（生命科学部 バイオサイエンス学科）「不妊オスに対するメスの適応進化可能性」
15. 庫本 高志（農学部 動物科学科）「RAD-seq 解析による皮膚炎発症遺伝子座の同定」
16. 三浦 大樹（生命科学部 バイオサイエンス学科）「患者由来 iPS 神経細胞を用いた 3q29 領域欠失が脳発達に与える影響の解析」
17. 菊野 日出彦（国際食料情報学部共通）「農大研究アイランドホッピング −在来希少作物の実装化、南西諸島を北から南へ−」
18. 太治 輝昭（生命科学部 バイオサイエンス学科）「シロイヌナズナ長期高温感受性変異株の RNAseq 解析」

39

NGRC ニュースレター

19. 岩田尚孝（農学部

動物科学科）「良質な胚作成方法に関する研究」
20. 岩槻

健（応用生物科学部

食品安全健康学科）「ヒト味蕾オルガノイドの作製」
21. 岩槻

健（応用生物科学部

食品安全健康学科）「ヒト膵管オルガノイドの作製」
22. 平山博樹（生物産業学部

北方圏農学科）「AMH シグナル抑制がウシ子宮内膜細胞機能に及ぼす影響の解析」
23. 岩田 尚孝（農学部 動物科学科）「ルミナップ給与がルーメン内の細菌叢に及ぼす影響」
24. 朝井 計（生命科学部 バイオサイエンス学科）「代表納豆菌間の遺伝子レパートリの違いの解析」
25. 伊澤 かんな（生命科学部 バイオサイエンス学科）「イネ変異体を用いた節間伸長制御機構の解明」
26. 和田健太（生物産業学部

北方圏農学科）「27. 庫本の変異を介した長毛化と、その性差を引き起こすメカニズムの解明」
高志（農学部 動物科学科）「水族園飼育下マゼランペンギンに見出された小脳変性症の遺伝解析」
28. 田村 倫子（応用生物科学部 食品安全健康学科）「培養肉カルチャーに用いる鶏卵胚もも肉のトランスクリプトーム解析」
29. 中山 俊一（応用生物科学部 醸造科学科）「清酒酵母における各種遺伝子破壊株の網羅的な転写解析」
30. 田中 尚人（生命科学部 分子微生物学科）「油糧酵母
31. 渡邉 康太（応用生物科学部

NBRC 111112 の産生脂肪酸生合成制御について」
醸造科学科）「ヒト毛髪に常在する細菌叢の分布と生態の解明」
32. 福島 穂高（生命科学部 バイオサイエンス学科）「モデルマウスを用いた精神疾患の分子病態解析」
33. 四井 いずみ（生命科学部 バイオサイエンス学科）「ヒメツリガネゴケにおけるオーキシン高感受性変異体の原因遺伝子探索」
34. 志波 優（生命科学部 分子微生物学科）「発泡スチロールを食する昆虫幼虫で発現している遺伝子の転写解析」
35. 志波 優（生命科学部 分子微生物学科）「人工環境表面サンプルにおけるショットガン ･ メタゲノム解析の条件検討」
36. 太治 輝昭（生命科学部 バイオサイエンス学科）「植物の環境ストレス応答に関する研究 ̲Re-sequencing」

40

NGRC ニュースレター

37. 太治輝昭（生命科学部

バイオサイエンス学科）「植物の環境ストレス応答に関する研究 ̲RNAseq」
38. 松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）「様々な発酵環境から単離された産業微生物の大規模ドラフトゲノムシークエンス」
39. 太治輝昭（生命科学部

バイオサイエンス学科）「ホウレンソウの低シュウ酸化に関する研究」
40. 加藤拓（応用生物科学部

農芸化学科）「セルロースおよびグルコース施用量ならびに作物生育の有無が土壌細菌叢に及ぼす影響」
41. 志波 優（生命科学部 分子微生物学科）「成人における食物アレルギー患者の腸内細菌叢メタゲノム解析により将来的な治療標的の探索を目指す医農連携研究」
42. RAHUL SK（生物資源ゲノム解析センター）「Evolution of molecular desiccation gene for osmostress signaling using non-HK5
mutation lines in the」
43. 田村 倫子（応用生物科学部 食品安全健康学科）「酵母の環境中に存在する糖に対する応答機序の解析」
44. 篠澤 章久（生命科学部 バイオサイエンス学科）「アブラナにおける低酸素処理中に根及び葉で応答する遺伝子の網羅的解析」
45. 尾畑 やよい（生命科学部 バイオサイエンス学科）「培養が胚発生に及ぼす要因の解析」
46. 岩槻 健（応用生物科学部 食品安全健康学科）「サル空腸オルガノイドに対するプロシアニジンの効果」
47. 佐藤 拓海（生命科学部 分子微生物学科）「各種培養条件における糞便培養時の菌叢変動解析」
48. 三浦大樹（生命科学部

バイオサイエンス学科）「精神疾患と強く関連する遺伝子欠失が概日リズムに与える影響の解析」

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NGRC ニュースレター

低濃度のエタノール暴露が卵子に及ぼす影響
飲酒はおとなの楽しみではあるが、妊娠や挙児に悪影響があることは広く知られている。妊娠が判明している、
その可能性が考えられる場合、飲酒を控えるのが一般的であるが、排卵前、すなはち、受精前の段階では楽しく
飲酒する機会が多い。この実験では、マウスやウシの卵
巣から卵子を回収し体外で成熟培養する 24 時間に低濃度0.1％のエタノールに卵子を暴露するとどうなるのかについて検討した。
エタノール暴露は、マウス卵子の体外成熟能力や ATP
含量には影響しなかった。一方で卵子中のミトコンドリ
ア DNA コピー数やミトコンドリア膜電位は有意に低下した。さらに、リン酸化 AMPK の量が上昇し p-AMPK/AMP 比も上昇した。エタノール処理卵子では脂質含量が減少し、代謝変化が予想された。卵子の RNAseq では
発現変動遺伝子が Mitochondrial respiratory chain や
Mitochondrial electron transport に関連付けられ、濃縮されるパスウェイには Oxidative phosphorylation やMetabolicpathways があった。卵子の DNA の 5 メチル
ヒストン（5mC）を免疫染色で比較するとエタノール暴
露が 5mC を低下させること DNMT3A のタンパク発現量を減少させることが分かった。またエタノールに暴露された卵子から胚盤胞期胚への発生率が悪く、発生した胚盤胞も細胞数が少なくなることが明らかになった。低級脂肪酸の代謝には動物種差がある。そこでヒトやマウスに比べて脂質含量が著しく多いウシの卵子で同様の実験を行った。面白いことに、ウシ卵子では低濃度のアルコール暴露はミトコンドリアの DNA コピー数を増やし、ミトコンドリア膜タンパクの発現量や膜電位も増やした。
またエタノール処理卵子の ATP 含量は上昇し、脂質含量は低下した。5mC を比較すると処理区と非処理区では

岩田

尚孝（農学部 動物科学科）
42

差が認められず、一方で、卵子を体外受精処理して得た初期胚の免疫染色の結果では、エタノール処理が H3K9のトリメチル、H3K9 アセチルといったヒストン修飾を有意に変えることが分かった。胚盤胞期胚への発生は、マウスと異なり、有意に上昇した。そのため種間によってエタノールへの反応性に差があることが分かった。そこでウシのエタノール処理卵子を用いて RNAseq を行った。マウスの変動遺伝子とウシの変動遺伝子を比べると同方向に有意に変動した遺伝子は Mitochondrialrespiratorychain に関連付けられ両種ともエタノールのターゲッ
トがミトコンドリアであることが推測された、逆方向に変動している遺伝子は Sphingolipidmetabolism 等に関連付けられた。今回の研究結果から低濃度のエタノール暴
露はミトコンドリアに影響し、エピジェネティックな影
響を惹起する可能性があること、動物種によってその影響が異なることが明らかになった。得られた知見は下記の 2 つの論文に掲載された。
参考文献
Sato T, Hamazaki M, Inoue Y, Aoki S, Koshiishi Y,
ShirasunaK,IwataH.
 Effectofalowethanolconcentrationduringinvitro
maturationofbovineoocytesandsubsequentembryodevelopment.Theriogenology.15;208:158-164.（2023）
Susaki K, Sato T, Inoue Y, Tasaki H, Shirasuna K,
OkiishiY,IwataH.
 Effect of low ethanol concentration in maturation
medium on developmental ability, mitochondria, and
gene expression profile in mouse oocytes Reproductive Biology（2024）Accepted.

NGRC ニュースレター

卵子と胚の発育を支持する卵胞液中の miRNA
卵子の発育は卵胞内で行われる。この卵胞は卵胞液（FF）という粘性を持った体液で満たされている。FF 中には細胞外小胞が含まれ、この中に miRNA が存在し卵子の発育を左右することを我々は示している（J AssistReprod Genet. 2020 37:2569-79）。一方、FF は排卵時に卵管に流れ込み、卵管環境の構築に貢献している。食肉センター由来の卵巣卵子を用いた研究では卵子の発生能
力には個体差が大きいことが明らかになっている。また、生体のウシでは、過剰排卵処理で得られる胚の質に大きな個体差がある。そこで卵子と胚発育両方に FF 中のmiRNA が影響しているのではないかと考えた。
卵巣卵子を個体ごとに培養してその胚盤胞期胚への発生率から順位づけし、上位下位 3 頭の FF を等量に混合して Good と Poor-FF とした。同様の処置を 3 回繰り返
して 3 ロット作成した。Good-FF は卵子の成熟培養（10%添加）に添加しても、受精後 48 時間までの初期培養（1%添加）に添加しても胚の発育を有意に促した。Good-FFと Poor-FF の 細 胞 外 小 胞 の RNA を 対 象 に 行 っ た
small-RNAseq から Good-FF に有意に多い miRNA（miR151-3 および miR-425-5p）を同定した。これらの miRNA
は体外成熟培地、初期発生培地いずれに添加しても胚発岩田尚孝（農学部 動物科学科）
43

育を有意に促した。また個体ごとの FF から抽出した細胞外小胞中の RNA を対象に RT-qPCR で当該 miRNA の多い、少ない個体の FF を選びこれらの添加実験を行った結果、当該 miRNA の多い FF に卵子や胚発育支持能力が高いことを確認した。
さらに miRNA の添加実験では Dual-Luciferase 試験で当該 miRNA がターゲットを正確に抑制している事を示し、さらに顆粒層細胞に標識した miRNA を細胞外小胞として分泌させ、これらを卵子や胚が取り込むことを示した。
以上の結果から FF 中の細胞外小胞に含まれる miRNAには、卵子の成熟だけでなく受精後の初期発生を支持する能力があることが明らかになり、卵子や胚の質の差をFF が決定している事が示唆された。得られた知見は下記の論文に掲載された。
AokiS,InoueY,HaraS,ItouJ,ShirasunaK,IwataH.
microRNAsassociatedwiththequalityoffollicularfluids affect oocyte and early embryonic development.
Reproductive Medicine and Biology, 23（1）, e12559.
（2024）

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若齢 ･ 加齢オス由来の胚のガラス化保存がミトコンドリアとテロメアに及ぼす影響
ガラス化保存は、ヒトの生殖医療では妊娠する機会を増やすため、畜産業では優良な個体の子孫を増産するために広く活用されている。ヒトの生殖医療のデータから
ガラス化保存した胚に由来する産子に生時体重の増加など、エピジェネティックな変化に起因すると思われる事
例が多く報告されており、胚の保存に起因する変化を詳細に検討する必要がある。我々は、胚のガラス化保存がミトコンドリアに傷害を与えること、さらに母体の加齢が、ガラス化 ･ 加温が惹起した傷害からのミトコンドリ
アの回復を阻害し、ガラス化保存による悪影響をさらに助長させていることを報告した（Biol Reprod. 2023
;109:271-81）。一方で、オスの加齢が胚のミトコンドリアに悪影響を与えることも我々は報告している（Mitochondrion.202368:105-113）。そこで父親の加齢が胚のミトコ
ンドリアの恒常性の維持やガラス化保存後の胚のミトコ
ンドリア回復に悪影響を与えるのではないかと考え検討を行った。
同一のオスマウスの若齢時 13-23 週と加齢時 50-55 週
令に、若齢メスマウスと胚を作成し、RNAseq でオスの加齢が胚の遺伝子発現に及ぼす影響について検討した。
発現変動遺伝子は、ミトコンドリアやその機能に関連付けられ、父親の加齢が胚のミトコンドリアに影響する背岩田景を明らかに出来た。次に父親が若齢時と加齢時の胚をガラス化保存し、胚の回復とミトコンドリアとテロメア長について検討した。オスの加齢は、ミトコンドリアやテロメア長を減少、短縮させた。一方で、両週令の父親
マウスに由来する胚で、障害を受けたミトコンドリアの更新が活性化していることを確認した。また、ガラス化
保存はミトコンドリア数やテロメア長には影響しないことが明らかになった。新鮮胚では父親の若齢 ･ 加齢に関係なくテロメア長とミトコンドリア数の間に相関関係が見られ、一方でガラス化 ･ 加温胚には観察されなかった。
そこで新鮮卵ではテロメア長はミトコンドリア数の決定に関与しているが、ミトコンドリアの傷害回復にはテロ
メア長が影響しないと推測された。得られた知見は下記の論文に掲載された。
Aburada N, Ito J, Inoue Y, Yamamoto T, Hayashi M,
Teramoto N, Okada Y, Koshiishi Y, Shirasuna K,
IwataH.
Effect of paternal aging and vitrification on mitochondrial DNA copy number and telomere length of
mouse blastocysts Journal of Reproduction andDevelopment（2024）Accepted.

尚孝（農学部 動物科学科）
44

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全ゲノム解析に基づいた群馬県ツキノワグマの遺伝的集団構造
ツキノワグマ（Ursus thibetanus）の亜種であるニホン
ツキノワグマ（U. t. japonicus）は本州、四国に生息する（環境省 , 2020）。しかし、一部の地域集団（個体群）は
絶滅の危機に瀕している。そんななか近年、人間と接触する事故が増加しており、高い狩猟圧や捕獲圧にさらされている。人的被害の防止や農作物への被害を軽減する
ため、群馬県では、個体数管理計画が施行されているが、地域集団を考慮しないまま狩猟および有害捕獲が実施されており、このままでは遺伝的多様性に乏しい地域集団の絶滅を招く危険性が指摘されている（群馬県 ,2019）。
このことから、ツキノワグマの地域集団の現状を理解した上で適切な保全対策を実施すること求められる。これまで、群馬県に生息するツキノワグマの遺伝子解析は、
ミトコンドリア DNA（mtDNA）の部分配列で行われてきた。先行研究では、有害駆除された個体から mtDNAの D-loop 領域の塩基配列を決定し、ハプロタイプ解析を行っている。これらの研究の結果、県内の地域集団は適正管理計画で示されている越後 ･ 三國個体群と関東山地
個体群という 2 集団ではなく、南西部集団、中之条集団、
北東部集団の 3 集団で構成されている可能性が示唆され、管理区域を見直す必要性が指摘されている（図 1）。しかし、mtDNA では母系の遺伝情報のみが示され、オスの遺伝情報を得ることができない。ツキノワグマはオスで

図110～250km2、メスで 4～100km2 という非常に広い行動圏を持っており（群馬県 ,2019）、オスの移動が本種の遺伝的流動に深く関わっている。母系の遺伝情報に偏った分析では、遺伝的集団構造に関して誤った評価をしてしまう可能性があるため集団構造の解明にはオスの遺伝情報も分析する必要がある。そこで本研究では、2022 年に県内で有害駆除されたオス 7 個体の筋肉組織から DNAを抽出し、全ゲノム解析をし、父系 ･ 母系両方の情報か
ら集団構造を解明するため解析を行った。
本研究で解析した 7 個体のうち、mtDNA 部分配列に基づくと 3 つのハプロタイプ（E01 が 4 個体、E10 が 1
個体、E11 が 2 個体）が確認されたが（表 1）、mtDNA
全長配列で比較すると、同じ配列は 1 個体も存在しなかった。E01 の 4 個体では全長配列の中で 13 カ所の変異が存在し（表 2）、E11 の 2 個体では全頭配列の中で 7 カ所の変異が存在した（表 3）。すなわち、部分配列同一ハプロタイプでも変異があるのでヒトと同じようにハプログルー
プとして扱うのが適切な可能性がある。
さらに、全ゲノム（約 2.6GB）にマッピングしたとこ
ろ、カバレッジは 2.75～6.03x となった（表 4）。今後は
SNP を集め、PCA ･ Admixture ･ IBD 解析などで血縁関係や祖先集団の違いを求め、群馬県内のツキノワグマの適正管理に役立てる。

先行研究によって示されたハプロタイプ分布との比較

45

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表1

各個体のハプロタイプ、適性管理計画区分および標本に関する詳細

表4

和久

表2

E01 ハプロタイプ内における全長配列の比較

表3E11 ハプロタイプ内における全長配列の比較

全ゲノムへのマッピング結果とデブス（読み込み深度）

大介（国際食料情報学部 国際農業開発学科）
46

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鶏肉の培養肉生産に用いる細胞と市販モモ肉の遺伝子発現の違い―安全性評価基準の提案を目指して―人口増加に伴う食糧資源の獲得は必須の項目である。
近年、novelfood（新規食品）が着目され、食経験のない
藻類や昆虫、培養肉の積極的な利用と開発が進められている。細胞培養技術を用いて製造される食品（いわゆる培養肉）の研究 ･ 開発も進められているが、この一方で、製造される食品の安全性においては、いまだ評価項目すら決定されていない。そこで本研究は、市販に向けて培
養肉における危害要因を抽出 ･ 整理し、リスク評価における検討項目並びに基本的考え方を提案することを最終目標とした。
今回は鶏肉に着目し、培養肉生産の初段階に用いる筋肉細胞と市販の鶏肉とを比較して、基礎的知見を得ることとした。まずはじめの検討として、トランスクリプトー
ム解析により遺伝子発現パターンの違いに着目した。
ニワトリ胚のモモ肉から線維芽細胞と筋芽細胞を単離し、継代 3～5 代目の細胞を 3 サンプルずつ得た。市販の鶏肉は、精肉店から山梨県産の飼育約 40 日の鶏 3 羽のモモ肉を購入した。細胞および組織から totalRNA を抽出した後に mRNA ライブラリーを作成し、次世代シーケ
ンサーを用いてトランスクリプトーム解析を行った。
線維芽細胞と市販モモ肉を比較すると、発現量が 2 倍以上異なる遺伝子数は解析に用いた全 25440 遺伝子のうち 3942 遺伝子あった。これは全遺伝子の約 15％であり、多くの遺伝子が抽出された。一方で、線維芽細胞と筋芽細胞の遺伝子発現を比較したところ、2 倍以上発現量に差のある遺伝子は 64 遺伝子であった。また、市販モモ肉と市販ムネ肉を比較したところ、42 遺伝子であった。線
維芽細胞と市販モモ肉との比較で多くの遺伝子に発現量の差が生じた理由として、単一細胞である線維芽細胞に対して、市販モモ肉は神経、血管、筋組織など多種の細胞から成る組織であることが考えられた。このことから市販の肉と培養肉とは各々を構成する細胞の種類の数が異なり比較が困難であることが分かった。
そこで線維芽細胞と市販モモ肉との GO エンリッチメ
ント解析を、発現量に 5 倍以上差がある 1438 遺伝子を用いて試みた。線維芽細胞で発現量が増加した遺伝子には、細胞接着に関わる遺伝子や、細胞周期の調節に関わる遺伝子が含まれた。一方、市販モモ肉で発現量が増加した
遺伝子には、筋肉の収縮や重合、分化に関わるものが含まれた。筋芽細胞と市販モモ肉との比較においても、ほぼ同じ結果が得られた。このことから、培養細胞は細胞分裂とその調整を主な代謝プロセスとしている一方で、市販モモ肉は筋組織としての形成 ･ 維持を主な代謝プロセスとしていることが示された。
今回の解析から、培養肉を構成する細胞と市販肉とに大きな違いがあることが示された。安全性評価基準の提案を目指し見えてきた課題として、1 種類の細胞が多数存在する培養肉と、多種多様な種類の細胞から成る組織との比較を行うと、単一細胞に発現していない遺伝子群のほとんどが有意な差として検出されるため、その中で安全性に関わる遺伝子（例えば細胞のガン化やアレルゲ
ン、意図しない代謝に関わる遺伝子）の発現変動を見いだしにくいという点があげられる。今後は、培養肉作製
時の培養過程に着目し、遺伝子発現の経時的変化や、ア
レルゲンの代謝、細胞の癌化や不死化が起こっていればそのプロセスについても検討し、安全性評価の項目を検討する際の指標としたい。

本実験の概要イメージ図

田村 倫子（応用生物科学部 食品安全健康学科）
五十君静信（食品安全研究センター）

輿石

47

雄一（生物資源ゲノム解析センター）

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霊長類の味乳頭間における酸味受容体発現の違い
いわゆる五感の中で味覚は、最も身近な感覚であるにも関わらず研究が遅れている感覚である。しかし、超高齢化を迎えた現代社会では、いかに QOL を向上させ幸
せな一生を送るかが重要視されはじめ、味覚研究も活発になりつつある。口腔内に入った味物質は味細胞に発現する味覚受容体によって受容され、味神経を介して中枢へと伝達される。味細胞は 50～150 個の集団で存在し味蕾を形成し、味蕾は味乳頭と呼ばれる突起状の構造体の中に埋め込まれている。味乳頭には有郭乳頭、葉状乳頭、
茸状乳頭、糸状乳頭の 4 種類が存在する。有郭乳頭は舌後方中央部に、葉状乳頭は舌後方側面に、茸状乳頭は舌前方から後方に向かって放射状に点在する。
1901 年に発表された論文をもとに、舌上のどの場所でどの味を感じるかを示す味覚地図が存在する。同論文では官能評価により、舌の部位により味覚感受性が異なる
ことが示唆された。しかし、論文が翻訳された際、特定の味は舌の限られた部位でしか認識されないという誤った見解が広まってしまった。その後、2000 年代に味覚受容体が同定され、味蕾が存在する部分では全ての味が認識できる事が明らかとなり、以前の味覚地図の解釈は誤りである事が明らかになっている。現在では、うま味、甘味、苦味を受容するⅡ型味細胞の代表的なマーカーである PhospholipaseCBeta2
（PLCb2）や GProteinSubunit Alpha Transducin 3（GNAT3）は各味乳頭に分布

図1

していることが分かっている。一方、味乳頭間における味覚受容体の分布については、未だ研究が進んでいない。
特に、酸味受容体である Otopterin-1（OTOP-1）は、ごく最近同定されたことから、舌における発現分布については未だ調べられていない。よって我々は、各味乳頭から作製された味蕾オルガノイドを用いて、乳頭間における OTOP-1 の発現の違いを明らかにすることを目的とした。
まず、サルの有郭乳頭（CV）および葉状乳頭（foliate）
部位より味蕾オルガノイドを作製し、トランスクリプトー
ム解析により二つの乳頭間における味覚関連遺伝子の発現を調べた（図 1）。その結果、味覚関連遺伝子のうち、酸味受容体である OTOP-1 の mRNA 発現が有郭乳頭に比べ葉状乳頭において有意に高かいことが判明した（図2）。味細胞の代表的なマーカーである PLCb2、POU2F3、
TRPM5、うま味受容体である T1R1 および T1R3 では味
乳頭間における発現の差は無かった。
これらのことから、酸味受容体だけが葉状乳頭で特異的に発現が高く、酸味受容は有郭乳頭が存在する舌の奥部よりも舌側部において強く感じられる事が示唆された。
このことは、これまでの官能評価の結果と矛盾しないことから、霊長類においては酸味受容体である OTOP-1 の発現量が他の部位よりも多いことで、より酸味刺激を強く伝える事が予想された。

味蕾オルガノイドの作製と味乳頭間における遺伝子発現解析

図2

岩槻
吉光

健（応用生物科学部 食品安全健康学科）
良世（応用生物科学部 食品安全健康学科）

輿石48

味蕾オルガノイドの作製と味乳頭間における遺伝子発現解析

雄一（生物資源ゲノム解析センター）

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MiCAPs 法を用いた新規家禽エミューの産肉形質関連 QTL の同定
エミュー（Dromaius novaehollandiae）はオーストラ
リア原産の走鳥類であり、体長は 1.6 から 2.0 メートル、体重は最大で 50kg 程度まで成長する。また、低アレル
ゲン性が期待される卵、抗炎症作用がある脂肪および低脂肪高タンパク質でヘルシーな食肉など、既存の家畜と異なる有用な性質を示す生産物を得ることが可能であり、将来の新規家禽になることが期待されている（図 1）。その一方でエミューはこれまで選抜育種が行われておらず、産業用に大規模飼育が行われているにもかかわらず屠畜
形質が均一でなく、一次産業の基盤として不安定な状況である。現代の家畜における効率的な選抜育種手法として、形質に関連する DNA マーカーを指標として優秀な個体を選抜するマーカーアシスト選抜（MAS）が有効である。エミューにおいてもこの手法は有効であると考えられる一方、利用可能な DNA マーカーはほとんど開発
されていない状況である。
縮約ゲノム解析手法である RAD-seq は簡便かつ低コストであるため、多検体を対象に変異を網羅的に取得できる手法であり、多くの先行研究で家畜やモデル動物の家
系解析や GWAS などに応用されてきた。また、RAD-seqの派生法である MiCAPs は生物資源ゲノム解析センター
で開発された手法で、RAD-seq より長いシーケンス長を得られる。これにより MiCAPs は、より多くのハプロタイプおよびマイクロサテライト（SSR）多型の情報を得ることが可能である。したがって申請者は、高効率なDNA マーカー開発手法である RAD-seq および MiCAPs
を用いて、新規家禽であるエミューにおける大規模なDNA マーカーの開発および産業形質を対象にした GWAS
解析を試みた。

図1

輿石

エミュー（左）とその生産物（右）申請者はまず、北海道網走市で飼育および屠畜され、屠体形質が記録されている 169 個体のエミューの肝臓由
来 DNA を、RAD-seq および MiCAPs 解析に供した。その結果、RAD-seq では 56,984 か所の SNPs が検出され、MiCAPs では 33,655 か所の SNPs および 985 か所の多型
SSR が得られた。このうち、マイナーアレル頻度が 5％以上かつ HWE に有意に一致していた SNPs で各屠畜形質と関連解析を行った結果、もも肉重量および除脂肪体
重は 1 番染色体上に、体重は 8 番染色体上に有意に関連する領域が検出された（図2）。また、エミューの 1 番染色体上の候補領域をニワトリの QTLDB と比較したところ、当該領域はニワトリにおいて Bodyweight 、 Carcassweight 、 Feedconversionratio などの体重形質に関連する QTL が多いことが明かになった。
また、これまでエミューにおいて開発された多型 SSR
マーカーは 100 種類に満たず、連鎖地図を作成することが困難であった。しかしながら本解析では、MiCAPs を用いてエミューゲノムの物理地図上にマップされた約1000 種の多型 SSR マーカーを開発することに成功した。
本研究では RAD-seq および MiCAPs を用いて、エミューの産肉能力関連候補領域の推定および物理地図情報のある多型 SSR マーカーの大規模開発に成功した。これらを利用することで産業形質関連領域のファインマッ
ピングや MAS に利用可能な DNA マーカーの開発が可能になり、将来的にエミューの効率的な選抜育種が可能になると考えられる。
本研究は、「令和 5 年度公益財団法人伊藤記念財団食肉に関する研究又は調査に対する研究助成」の助成により実施された。

図2

雄一（生物資源ゲノム解析センター）49

屠体形質とのゲノムワイド関連分析

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水族園飼育下マゼランペンギンに見出された
小脳変性症の遺伝解析【背景と目的】
動物園 ･ 水族園の役割として、種の保存、教育、調査 ･研究、レクリエーションがある。神戸市にある須磨海浜
水族園は、 スマスイ の愛称で親しまれ、外来種問題への取り組み、学術賞の設立、自然環境保全事業など、従来の水族館の枠に囚われない活動を展開している。
須磨海浜水族園にはマゼランペンギンが飼育されており、水族園の人気者として来場者に親しまれている。飼育展示は 1988～89 年に導入した 19 羽の野生個体から始まり、延べ 157 羽が飼育下繁殖や他施設との交換 ･ 譲渡により飼育されてきた。近年、本来病気にかかりにくい
10 歳前後で、運動失調症を呈し、数年後に死亡する事例が発生した。発症個体は、臨床経過および死後の病理解
剖により小脳変性症と診断された（Ioannidisetal.,2019）。
その後、発症個体の子、兄弟の中にも同様の症例が散見された。以上のことから、須磨海浜水族園のマゼランペンギンに見出された小脳変性症は遺伝性であり、その原因遺伝子は集団内に浸透している可能性が高いと考えられた。
もし、原因遺伝子を同定できれば、小脳変性症のキャ
リアを選別し繁殖から除外することで、小脳変性症を克

図1

庫本服できる。遺伝子同定には遺伝解析が必要であるが、そのための遺伝マーカーの開発はなされていない。
そこで、本研究では、発症個体、非発症個体のゲノム
DNA を用いて RAD-seq 解析を行い、遺伝マーカーを開発し、ゲノム解析を行うことを目的とした。
【材料と方法】
須磨水族園で採材された 39 個体の血液より、NucleoSpinBlood（Macherey-Nagel）を用いてゲノム DNA を抽出した。運動失調を発症した個体は 7 個体であった。
これらのゲノム DNA を用いて RAD-seq 解析を行い、SNP マーカーの開発とジェノタイピングを行った。
【結果と考察】運動失調の発症の有無を表現型値として GWAS 解析を行った。その結果、ゲノムワイドレベルで有意な連鎖は見いだせられなかった（図 1）。理由としては、発症個体が少ないこと、本来発症する個体が未発症のため、未発症個体としてしてカウントされている可能性がある。
今後、別の園のマゼランペンギンの DNA を用いて運動失調の原因遺伝子座の同定研究を進めていく。

GWAS で得られた運動失調の有無についてのマンハッタンプロット

高志（農学部 動物科学科）
50

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RAD-seq 解析による皮膚炎発症遺伝子座の同定【背景と目的】
アトピー性皮膚炎（AD）は、かゆみを伴う湿疹を主病変とする疾患である。患者の多くは、アレルギー性疾患の家族歴 ･ 既往歴をもつ。また、IgE 抗体を産生しやすい体質をもつ。さらに、皮膚バリアの機能障害が、ADの発症に深く係わっている。我が国では、国民の約 1 割が罹患していると推定されている（厚労省リウマチ ･ ア
レルギー対策委員会）。治療は、抗炎症剤を用いた対症療法が主体であり、完治は難しい。AD のリスクファクターのうち最大のものは家族歴である。この遺伝的要因を明らかにすることで、AD の発症機能の解明や新しい治療法の開発が期待されている。
AD の原因遺伝子を同定する手法として、動物モデルを用いた方法がある。KFRS4 ラットは、約 6 か月齢で、ダニなどの感染なしに、引っ掻き行動を伴う重篤な皮膚炎を自然発症する。また、血中 IgE の上昇、皮膚バリアの機能障害が観察される。このように、KFRS4 の皮膚炎
は、ヒト AD に類似しており、AD のモデルとして、発症機構の解明、薬や治療法の開発に貢献すると期待されている（Kuramotoetal.,2015）。
KFRS4 ラットの皮膚炎には性差があり、6 カ月齢の皮膚炎スコアは雌の方が有意に高い。また、発症率も雄では 50% にとどまるが、雌では 100% の個体が発症する（Kuramotoetal.,2015）。これまで、（KFRS4 × PVG）
F2 ラットを用いた遺伝解析から、皮膚炎発症に係わる
QTL が第 17 番染色体に同定された。しかし、アトピー性皮膚炎は複数の遺伝要因で発症することが知られている。そこで、本研究では、標準的な系統である F344 を用いて作出した（KFRS4 × F344）F2 ラットを用いて遺伝解析を行い、KFRS4 の皮膚炎発症に係わる遺伝子座を

図1

庫本

同定することを目的とした。
遺伝子座の同定には、多数の遺伝マーカーを用いることが望ましい。これまでに、遺伝マーカーとして Simple
Sequence Length Polymorphism（SSLP）が用いられてきた。しかし、利用できる数が少ないという問題点があった。そこで、本研究では、RAD-seq 法を用いて SNP の探索とジェノタイピングを行うこととした。
【材料と方法】（KFRS4 × F344）F2 ラットを 111 個体作製した。8 週
齢から 38 週齢にかけて 2 週間に一度、皮膚炎症状を観察し、スコアリングした。発症週齢、最高スコア、総スコ
アを表現型値とした。88 個の SSLP マーカーについて遺伝型を決定した。F2 産子 106 個体、KFRS4 系統、F344
系統、（KFRS4 × F344）F1 の計 109 個体を用いて RADseq 法を実施した。
QTL 解析には、GWAS と R/qtl の 2 つの解析ソフトを用いた。
【結果と考察】RAD-seq 法により、5,383 個の SNP を検出し、それぞれについて遺伝子型を決定した。表現型値と遺伝型を使用して QTL 解析を行ったところ、いずれの解析においてもゲノムワイドレベルで有意なアトピー性皮膚炎発症
遺伝子座は検出されなかった（図 1）。
アトピー性皮膚炎原因遺伝子座が検出されなかった大きな原因として、発症個体が少ないことが挙げられる。
また、観察期間が短かったために本来発症する個体が非発症としてカウントされた可能性があること、多因子の遺伝要因が関わっている可能性があることが考えられた。

GWAS で得られた皮膚スコアについてのマンハッタンプロット

高志（農学部 動物科学科）
51

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雌牛の生殖機能制御における抗ミューラー管ホルモンの役割
我が国では、乳用牛および肉用牛ともに飼養戸数や畜産従事者の減少が進み、畜産物の生産基盤の維持と強化が課題となっている。また、和牛肉は国内消費だけでな
く輸出品目としても注目されその増産が求められている。
しかし、生産現場では雌牛の繁殖能力低下が問題となっており、乳用牛の人工授精受胎率は 10 年間で 15% 程度も低下している。このため、従来から重要視されている
泌乳能力や産肉能力に加え、性成熟後の妊娠確率の高い育成牛を繁殖雌牛として選畜できれば、効率的な牛の増頭が可能となる。また、受精卵移植技術は、乳用種を借り腹牛として良質な和牛肉を生産する方法などとして急速に利用が拡大している。しかし、移植用の受精卵を生産する能力は供卵牛毎に大きく異なり、効率的な受精卵生産技術の開発が課題となっている。
私たちの研究グループでは、これらの課題を解決するために抗ミューラー管ホルモン（AMH）を指標とした繁殖雌牛の選抜技術開発に取り組んでいる。我々は、これまでに血中 AMH 濃度を測定することで過剰排卵処理によって一頭の供卵牛から生産される受精卵の数を推定できることを実証している（Hirayama et al., 2012, 2017,
2019）。また、現在実施中の学内プロジェクトでは、血中
AMH 濃度が牛の受胎確率の指標となることを明らかになりつつある。これを受けて、生産現場では血中 AMH
濃度の測定希望が急増しているが、測定依頼先および選写真

平山

抜基準が整備されていないことが問題となっている。そこで、このプロジェクトでは黒毛和種供卵牛および繁殖
雌牛を選抜するための血中 AMH 濃度基準値を作成するとともに、子牛の段階で可能な繁殖雌牛早期選抜方法、
血中 AMH 濃度レベル簡易判定技術の開発に取り組んでいる。
一方で、ウシの生理機能制御における AMH の役割は未だ不明な部分が多い。AMH はウシの卵胞発育を抑制する分子としてよく知られているが、卵胞以外のいくつかの組織にも AMH 受容体が存在することが明らかになっている。また、ヒトやマウスにおける研究から、AMH
が腫瘍細胞などの増殖制御に関与することも明らかになってきた。そこで、私たちの研究グループはウシの卵巣や子宮における AMH の新たな生理的役割を探索している。
AMH は、多様な機能を持つサイトカインとして知られる TGF- βスーパーファミリーに属している。そのため、AMH の有するその未知の機能は多岐に及ぶことが予想され、トランスクリプトーム解析など高度なスクリーニ
ング技術を活用して研究を進めている。
引用文献
Hirayama, H., Naito, A., Fujii, T., Sugimoto, M., Takedomi, T., Moriyasu, S., Sakai, H., & Kageyama, S.
Effectsofgeneticbackgroundonresponsestosuperovulation in Japanese Black cattle. The Journal of
Veterinary Medical Science,81（3）,373-378.（2019）
Hirayama,H.,Naito,A.,Fukuda,S.,Fujii,T.,Asada,M.,
Inaba,Y.,Takedomi,T.,Kawamata,M.,Moriyasu,S.,& Kageyama, S. Long-term changes in plasma
anti-Müllerian hormone concentration and the relationship with superovulatory response in JapaneseBlackcattle.The Journal of Reproduction and Development,63（1）,95-100.（2017）
Hirayama,H.,Kageyama,S.,Naito,A.,Fukuda,S.,Fujii,
T., & Minamihashi, A. Prediction of superovulatory
response in Japanese Black cattle using ultrasound,
plasma anti-Müllerian hormone concentrations and
polymorphism in the ionotropic glutamate receptor
AMPA1/GRIA1. The Journal of Reproduction andDevelopment,58（3）,380-383.（2012）

ウシ子宮内膜培養細胞における AMH 発現（グリーンシグナル）

博樹（生物産業学部 北方圏農学科）
52

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被毛長の性差を引き起こす変異型 FGF5 の役割
Fibroblastgrowthfactor5（FGF5）は、毛周期を成長
共通して有意に発現変動した（図 1A）。発現量の増加が期から退行期へ誘導する因子の一つであり、それをコー認められた遺伝子のうち 5 種は、 animalorgandevelopドする遺伝子の突然変異は、ヒト、マウス、イヌ、およ
ment （GO:0048513）にカテゴライズされ、それらはケびネコなどにおいて異常な被毛の伸長を引き起こすこと
ラチンの合成に関与する遺伝子群であった。また、毛周が報告されている。我々もまた、自然発症によって単離 ･期の休止期に高発現する 1 種の遺伝子および Wnt シグナ
近交化された長毛シリアンハムスター（MALC）が Fgf5
リングに関する 1 種の遺伝子は B6 に比べて Fgf5go-malcの 1 塩基欠失変異（Fgf5malc）であることを明らかにしにおいて減少した。このことは、Fgf5go-malc が B6 に比てきた [1]。ところが、これまでの Fgf5 変異とは異なり、 べて毛周期の成長期が延長することを良く反映し、これ
MALC は雄に顕著な長毛、すなわち被毛長の性差を示し
ら遺伝子は Fgf5 の変異による被毛長の変化に関与するこた。我々は、この被毛長の性差がアンドロジェン受容体とが推測された。次に本研究は、B6 の雌雄間で変動しな（AR）の活性化により引き起こされることも併せて報告
い、かつ Fgf5go-malc の雌雄で変動した 50 種の遺伝子した [1]。この Fgf5 変異が AR の活性化を通じて性差の （増加：44 種；減少：6 種）を抽出した（図 1B）。これら
ある長毛化を引き起こす現象は、これまで報告のない新遺伝子群は、 animalorgandevelopment（GO:0048513）
たな発見であった。しかしながら、Fgf5 変異と AR とのに加えて、 keratinization （GO:0031424）に有意に関連
関連、それらがどのように共役して雄に顕著な長毛化をした。増加したもののうち、35 種（79.5%）はケラチン引き起こすのかは不明のままである。そこで我々は、配あるいはケラチン関連タンパク質をコードする遺伝子で偶子操作をほとんど必要としない新たなゲノム編集マウあった。以上の結果から、これら遺伝子群は Fgf5go-malc
スの作製法、GONAD 法によって Fgf5malc を模倣したの雌雄における被毛長の差異に関与することが期待されモデルマウス（Fgf5go-malc）を樹立した [2]。我々の期た。現在は、これら遺伝子群の発現変動について検証を
待通り、Fgf5go-malc は野生型に比べて明らかな長毛を進めるとともに、FGF5 に影響される下流のシグナル伝呈し、それは雌に比べて雄に顕著にみられた。そこで本達分子を探索している。
研究は、変異型 FGF5 が長毛化を引き起こすメカニズムの解明と、その性差の発現に関わる分子の特定を目的と
1）YoshizawaY,WadaK,ShimoiG,KameyamaY,Wakした。
abayashiY,FukutaK,HashizumeR.A1-bpdeletion
供試材料は、野生型として C57BL/6J（B6）の雌雄、
inFgf5causesmale-dominantlonghairintheSyrianおよび Fgf5go-malc の雌雄をそれぞれ 3 個体ずつ用いた。
hamster.Mamm Genome26:630-637.（2015）
RNA-seq 解析は、毛周期が成長期から退行期に移行する
2）Takahashi R, Takahashi G, Kameyama Y, Sato M,
と推測された脱毛後 17 日の皮膚由来 RNA（n=3）を用
Ohtsuka M, Wada K. Gender-difference in hair
いて行った。
length as revealed by CRISPR-based production ofRNA-seq 解析の結果、40 種（増加：22 種；減少：18
long-hairedmicewithdysfunctionalFGF5mutations.
種）の遺伝子は B6 雌雄に比べて Fgf5go-malc の雌雄にInt J Mol Sci23:11855.（2022）

図1の皮膚において変動した遺伝子群
A.野生型の雌雄に比べて Fgf5go-malc の雌雄に共通して 1.5 倍に変動した遺伝子（40 種）。
B.野生型の雌雄では変動しない、かつ Fgf5go-malc の雌雄において 2 倍以上の発現変動が認められた遺伝子群（50 種）。
FC:Foldchange.

和田高橋

健太（生物産業学部 北方圏農学科）
諒（生物産業学研究科 博士後期課程）

輿石53

雄一（生物資源ゲノム解析センター）

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発泡スチロールを食する昆虫幼虫の腸内で発現している遺伝子の転写解析の試み【研究背景と目的】
自然界で分解されにくいプラスチックを人類が大量製
造 ･ 大量廃棄し、それが地球上の海洋やその他の地域を汚染し、その場に居る生物の生存を脅かしている。甲虫のチャイロコメノゴミムシダマシ（Tenebrio molitor
Linnaeus）やツヤケシオオゴミムシダマシ（Zophobas
atratus Fabricius）の幼虫が、自然界で分解されにくい
プラスチックの一つで、高分子化合物であるポリスチレンを主成分とする発泡スチロールを食べ養分としているとの報告がある（Y. Yang et.al., Environ. Sci. Technol.
49:12080-12086, 2015; Y. Yang et.al., Science of theTotalEnvironment708:135233,2020）。Z. atratus の幼虫の消化管内で、ポリスチレンが低分子に分解され、体内に吸収されている可能性がある。このことは、Z. atratusの幼虫 ･ その腸内生物 ･ 腸内微生物のいずれかが、ポリスチレンを低分子に分解する酵素の遺伝子を持ち、発現して発泡スチロールを分解していると考えられた。
昨年度の本研究課題において、幼虫サイズが大きく消化管部分を解剖で容易に取得できそうな Z. atratus の幼虫の解剖し、消化管部分からの RNA 抽出を行い高品質な RNA を得られた。次に、生物種に依存せずに rRNA
除 去 が 可 能 な RNAZymo-Seq RiboFree Total RNA
LibraryKit を用いてライブラリー調製を行い、シーケンスに供したところ、rRNA 配列の大部分が除去されていることが確認された。
しかしながら、個体サイズが小さい幼虫から、周囲が脂肪組織で覆われている消化管のみの解剖が困難だった
こと、昆虫ゲノムのドラフトゲノム配列が未公開だった

ことから、その後のバイオインフォマティクス解析による、候補遺伝子の発見は困難であった。
そこで、今年度の研究課題においては、発現変動プロ
ファイルを比較しやすくするために、幼虫個体から複数組織（頭部 ･ 脚部 ･ 消化管）を解剖により採取し、新たに公開された Z. atratus ドラフトゲノム配列にマッピ
ングし、消化管における発泡スチロールを食している条
件下における発現変動遺伝子の抽出を試みた。
【材料と方法】
フスマを餌として Z. atratus幼虫の予備飼育を行い、その後ガラスビーカーに 10 匹ずつを入れ、2023/4/21～
5/5 の期間に本飼育を条件で次の 3 試験区 a）～ c）で飼育した。飼育期間中に、a）コムギフスマ + 水、b）発泡
スチロールブロック + 水、c）水のみ。生育状況を知るため、実験区ごと 7 日間隔で 10 匹まとめて体重測定をした。2023/5/24 に解剖にて各部位を取り出し -80℃保存した。その後、MaxwellRSCsimplyRNACells/TissueKitを用いて RNA 抽出とライブラリー調製、NextSeq 1000によるシーケンスを実施した。平均濃度 80ng/µl、RINe
値 8.6 の高品質な RNA が得られた。得られた TotalRNA
から昨年同様の Zymo-SeqRiboFreeTotalRNALibrary
Kit を用いてライブラリー調製を行った。現在、CLC
GenomicsWorkbench を用いて Z. atratus ドラフトゲノ
ム配列へのマッピング解析を行っている。今後は、発泡
スチロールを餌とした実験区での発現変動遺伝子の抽出を試みる。

図 抽出された RNA の部位別平均 RNA 濃度（Head：頭部、Leg：脚部、Gastro：消化管、Bran：コムギフスマ区、Starvation：水区、Plastic：発泡スチロールブロック区）

志波優（生命科学部 分子微生物学科）
門多真理子（武蔵野大学 工学部 環境システム学科）
54

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精神疾患の分子メカニズムの同定を目的としたトランスクリプトーム網羅的解析
我々は遺伝子操作により記憶能力が向上または低下したトランスジェニックマウスや、環境要因を再現した精神疾患動物モデルを開発してきました。しかし、これらマウスの脳内でどのような生化学的変化が起こっている
かは十分に明らかに出来ておりません。そこで、これらゲノム要因と環境要因を再現した動物モデルのトランス
クリプトームの網羅的解析を行い、その発現プロファイ
ルを詳細に比較することで、精神病態の分子基盤 ･ 病態機序を同定することを目的としました。
前頭前野は、哺乳類の脳の皮質領域の一部であり、認知、意思決定、学習 ･ 記憶など様々な認知機能を制御する際の司令塔の役割を担う脳領野です。また、成熟過程における神経回路の形成やニューロン間のシナプス接続
はダイナミックな編成を受けることで、幼若期から成体期への移行中に生じる環境変化に最適に反応するように
前頭前野の神経回路が適応していきます（Gogtayetal.,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 8174-8179.（2004）;
Caballero et al., Neurosci. Biobehav. Rev. 70, 4-12.
（2016）;LarsenandLunaB.Neurosci.Biobehav.Rev.94,
179-195.
（2018）。
青年期の生活環境はヒトを含めた高等動物において成体期の脳機能に影響を与えます。マウスにおいて、生後3-4 週齢の時期から飼育ケージに 1 匹で飼育（個別飼育）することによる社会的隔離処置は、生後の脳発達が成体期での脳機能にどのような影響を及ぼすのかを研究するための動物モデルの一つとして用いられています。現在、この解析系を用いることにより、学習 ･ 記憶や社会行動などの行動を制御する神経回路の同定を中心とした研究が行われていますが、行動異常を引き起こす原因となる分子レベルの解析は十分に進んでおりません。そのため、行動異常を伴う病態の分子基盤を明らかにすることは、新規治療薬の開発に繋がると期待されています。
そこで本研究では、社会的隔離処置を施したマウスの前頭前野におけるトランスクリプトーム解析を実施し、記憶 ･ 社会行動異常の原因となる分子の同定を試みました。その結果、ニューロンの形成、皮質の発達、シナプス形成に関与する遺伝子群において有意な発現変動が認められました。興味深いことに、外界からの刺激に応じて発現が誘導される遺伝子群においても有意な発現変動が認められました。現在、これら遺伝子プロファイルをもとに、より詳細な解析を進めています。

図 1 解析に用いたマウス
トランスクリプトーム解析に供した C57BL/6 系統のマウス（奥、黒色）と社会性相互試験に用いた C3H 系統のマウス（手前、茶色）。

福島

穂高（生命科学部 バイオサイエンス学科）
55

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植物の長期高温ストレス耐性には正確な mRNA スプライシングの維持が重要〜何日も続く高温に適応する作物育種へ期待〜

研究背景
高温は作物の生長や収量に影響を及ぼす重大なストレスです。近年の温度上昇による主要作物の収量減少が報
告されており、植物の高温耐性メカニズムの解明、耐性植物の作出が重要な課題とされています。植物の高温ス
トレス応答については、これまでにシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）を含むモデル植物を中心に研究が進められ、細胞レベルにおける数分から 1 時間の素早くダイ
ナミックな転写ネットワーク応答や、個体レベルにおける数時間で茎の伸長や下偏成長（葉を立ち上げる）を誘導する熱形態形成が知られています。従来の植物高温応
答研究のほとんどは短期的な高温に対するものであり、長期的な高温に対するメカニズムはほとんど分かっていないのが現状でした。
一方、自然界には劣悪環境でも生育可能な植物が存在します。その耐性メカニズムは将来の耐性作物育種に向けて興味深いものの、その鍵遺伝子の同定には未だほとんど至っていません。シロイヌナズナには 2000 種を超える野生系統が世界中に存在し、さまざまな表現型に多様性を示すことから、多様性を遺伝子レベルで紐解く良い実験材料となっています。これまでに研究グループでは、
シロイヌナズナ野生系統間に見られる水不足耐性の多様性を決定する遺伝子を同定しました（Ariga et al., 2017
Nature Plants）。しかしながら、シロイヌナズナ野生系
統間における高温ストレスの多様性については不明でした。

た。この遺伝子座は、真核生物に広く保存され、mRNAのスプライシングに関与する RNA ヘリカーゼをコードする MOS4 関連複合体（MOS4 Associated Complex,
MAC）の MAC7 と同一でした。長期高温感受性系統では 1 アミノ酸欠失が LHT1 の機能欠損を引き起こし、その結果、スプライシングの異常が広く見られるようになっていました。
他方、長期高温ストレスに高感受性を示すけれども、短期高温耐性は損なわれていないシロイヌナズナ sloh3（sensitive long-term heat 3）および sloh63 変異株を単離しました。sloh3 および sloh63 変異株はいずれも LHT1
同 様、MOS4 関 連 複 合 体 を 形 成 す る MAC9、 お よ び
MAC17 に生じた変異が原因でした。両変異株とも mRNAのスプライシングに異常が見られ、異常タンパク質の蓄積により引き起こされる小胞体（ER）ストレスが亢進していました。さらに、スプライシング阻害剤をシロイヌ
ナズナ野生型植物に投与すると、長期高温耐性が濃度依存的に低下し、同様に ER ストレスが亢進しました。
以上の結果より、MOS4 関連複合体の正確な mRNA ス
プライシング維持が植物の長期高温耐性に不可欠なことが示唆されました。本成果は国際科学誌「PNASNexus」に 2 報同時掲載されました。

研究成果
174 種のシロイヌナズナ野生系統について、「長期間続く高温ストレス（37°C_7日間）」と「短期間の極端な高温ストレス（42°C_50 分間）」に対する耐性（以後、前者を長期高温耐性、後者を短期高温耐性とする）をそれぞれ評価しました（短期高温耐性については 174 種のうち 88 種を使用）。どちらのストレス耐性においても大きな種内多様性が認められた一方、長期高温耐性を示す野
生系統は必ずしも短期高温耐性を示さなかったことから、
長期高温耐性は、より一般に研究されている短期高温耐性とは異なるメカニズムに因って制御されていることが示唆されました。長期高温ストレス耐性系統と感受性系
統を交配した F2 集団を用いた遺伝学的解析により、長期高温ストレス耐性に寄与する遺伝子座を同定し、これを LHT1（Long-term Heat Tolerance 1）と命名しまし太治

輝昭（生命科学部 バイオサイエンス学科）
56

図 シロイヌナズナの長期（上）･ 短期（下）高温耐性
左：シロイヌナズナ野生系統（88 系統）における長期高温耐性（上）と短期高温耐性（下）。
上下に同じ野生系統を並べているが、長期高温耐性を示す野生系統は必ずしも短期高温耐性を示さず、長期と短期で耐性メカニズムが異なることが示唆された。
右：シロイヌナズナ突然変異株 sloh3 および sloh63 の長期高温耐性（上）と短期高温耐性（下）。
sloh3 および sloh63 変異株は長期高温ストレスに感受性を示すものの、短期高温耐性は野生株と同等なことから、
長期高温耐性のみが欠損していることが示唆された。

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Eco & Bee CPS―環境の多様性を考慮した養蜂技術の開発と展開―
緒言
ミツバチは農業と深い関わりがある。先ず養蜂は畜産であり、蜂蜜や蜜ろうなど、多くの栄養価の高い食品として古来より扱われている。次に、花粉媒介者（ミツバ
チ、鳥、コウモリ）は世界の農作物生産の 35％に影響し、世界の主要な 87 の食用作物に加え多くの植物由来の医薬品の増産に貢献しているとされており、特に食べる
果実や種子として栽培される作物の 75％がミツバチの恩恵を受けている。しかしながら、過剰農業、単作、激化
農薬の使用、気候変動による温暖化などで世界的に減少していることが指摘され、これに関連して生物多様性を示す指標として注目されており、蜜蜂地図作成プロジェ
クトなども行われている。このような農業生産や生物多様性（植生と微生物）と重要性の高いミツバチに着目し、本研究プロジェクトでは、ミツバチを活用した新しい養蜂や食品開発、環境設計手法の構築を目指している（図1）。主な研究目的が次である。
1.M5Stack を活用した安価かつ CPS につながるスマー
ト養蜂装置の開発を行い、その高度化と省力化、次世代のスマート農業を実現する。
2.取得された蜂蜜から DNA を取得し、周辺植生の多様性評価を行い、将来的にミツバチが生息している環境評価から、植生の多様性を重視したまちづくりや地域設計へ展開する。
3.ミツバチの巣から DNA 解析を行って、都市のマイク
ロバイオーム推定技術を開発する。
4.ミツバチを活用した新しい花酵母分離手法を構築し、食品開発や産業創出を実現する。
ここで、CPS（Cyber-PhysicalSystem）とは、JEITA

図1によると「実世界（フィジカル空間）にある多様なデー
タをセンサーネットワーク等で収集し、サイバー空間で大規模データ処理技術等を駆使して分析／知識化を行い、そこで創出した情報／価値によって、産業の活性化や社会問題の解決を図っていくもの」であり、Society5.0 の中核である。
研究方法及び結果養蜂については、株式会社蜂蜜工房（千葉県君津市）の協力と支援を受けて実施した（図 2）。また、アゼルバ
イジャン共和国との比較を行いながら、世界に展開できる技術開発を想定しており、アゼルバイジャン共和国に関しては、東京農業大学大学院生である OrujOrujov 氏と現地調査や養蜂学会参加を行っている（図 3）。
DNA 解析については、田中啓介准教授（東京情報大
学 総合情報学科）に依頼し、解析を行っている。DNA
抽出の様子を図 4 に示す。また 2023 年 9 月 25 日に東京農業大学で取得した蜂蜜について、バイオインサイト株
式会社に協力してもらい、植生解析結果の一部を取得している（図 5）。
結言
本研究プロジェクトでは、環境に配慮した新しい養蜂技術の開発を目指しており、2023 年度はスマート養蜂装置の試作や、東京農業大学における養蜂と蜂蜜の採取、
一部植生解析を実施した。今後は定期的に蜂蜜を取得して地理的要因や季節性の解析、スマート養蜂装置の改善、
新しい食品開発などを行っていく予定である。

研究プロジェクトビジョン

57

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図2

図3

東京農業大学屋上における養蜂実験（2023 年 3〜10 月）

アゼルバイジャン国際養蜂学会発表（2024 年 1 月 27 日）

図5

図4

DNA 抽出の様子（生物資源ゲノム解析センター）

蜂蜜の植生解析の例（バイオインサイト社レポートより）

佐々木 豊（地域環境科学部 生産環境工学科）
OrujOrujov（地域環境科学研究科 農業工学専攻）
58

NGRC ニュースレター

イネ節間の細胞壁蓄積異常を伴う矮性原因遺伝子の特定
イネの適切な草丈の制御は、コメの収量や品質を決定する重要な要素の一つである。イネの草丈は、生殖成長期の節間伸長により最終的に決められている。これまでのイネ矮性変異体を用いた解析では、節間伸長の制御にはジベレリンやブラシノステロイドなどの植物ホルモンが関わることが主に明らかにされてきた。一方で、著者
らは植物ホルモンとは異なり、イネ節間細胞壁の形成異
常により矮性が誘導される変異体の特性解析とその原因
遺伝子の同定を試みてきた。
本研究で対象としているイネ矮性変異体 edp1（ectopic
deposition of phenolic components 1）は、栄養成長期には親品種である金南風と見分けがつかない生育を示すが、生殖成長期に起こる節間伸長で親品種と比較して矮性形質が認められる（図 1）。矮性を示した節間の内部構造観
察および細胞壁成分分析から、edp1 変異体では節間の柔組織細胞壁に細胞壁リグニンと考えられるフェノール成
分を過剰に蓄積してしまうことが明らかとなった（図 2）。
同じ親品種由来で同様の表現型を示す変異体を 2 系統
単離していたため、交配による遺伝解析を実施したところ、2 系統の変異体は同一の遺伝子が欠損したアリルであることが判明した。これら 2 系統の変異体では、異常な細胞壁に蓄積するフェノール成分含有量が異なっていた。したがって、これら 2 系統の変異体を edp1-1、edp1-2と命名してマップベースクローニングによる原因遺伝子の特定を行った。その結果、欠損遺伝子である edp1 は
第 5 染色体上長腕側の約 350kbp の領域に座乗している
ことが明らかとなった。マップベースクローニングでは
この約 350kbp の領域をこれ以上狭めることができなかっ

図1

親品種（WT）と変異体の外部形態
Bars ＝ 20cm

た。データベースからこの領域には約 45 の遺伝子が座乗していることが分かった。そのうち、イネ節間で発現している遺伝子は約 30 遺伝子であり、その中には矮性を引き起こすことが報告された既知の遺伝子は含まれていなかった。アノテーションから原因遺伝子の可能性が高いと考えられるいくつかの遺伝子について、サンガーシー
ケンスによる配列解析を行ったが、親品種と edp1-1、
edp1-2 変異体で配列の違いを見出すことができなかった。
そこで edp1 遺伝子を同定するために、すでにゲノム配列が公開されているイネ品種日本晴のシーケンスをもとに、edp1-1 変異体、edp1-2 変異体、およびその親品種である金南風のゲノムのリシーケンスを本年度実施している。現時点ではまだシーケンス結果が出ていない状態であるが、本解析から親品種及び edp1 変異体のゲノム配列、及び、親品種と変異体間の SNPs データが得られることと期待している。得られたゲノム情報のうち、マップベースクローニングで特定した第 5 染色体長腕側の約350kbp の領域の SNPs 情報から、edp1 候補遺伝子を絞り込み、相補性検定により原因遺伝子を特定できることを期待している。
マップベースクローニングにより同定した約 350 kbpの領域には矮性を引き起こす既知の遺伝子がないことから、本解析によりイネの節間伸長に関わる新たな遺伝子を同定できることが期待される。この遺伝子の機能を解明することで、イネ節間伸長制御の新たな制御メカニズ
ムを解明していきたいと考えている。

図2

伊澤かんな（生命科学部 バイオサイエンス学科）
篠澤 章久（生命科学部 バイオサイエンス学科）
59

節間横断切片のリグニン染色像
Bars=200µm

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ヒメツリガネゴケにおけるオーキシン高感受性変異体のゲノムリシークエンスによる原因遺伝子探索
オーキシンは、植物の細胞分裂や細胞伸長の促進、形態形成などに不可欠な植物ホルモンである。コケ植物ヒ
メツリガネゴケにおいて、オーキシンはクロロネマ細胞からカウロネマ細胞への分化やカウロネマ細胞から芽形
成など、細胞分化の制御に重要な役割を担っている。また近年の報告により、病原微生物である Pectobacterium
carotovorum 由来のエリシター処理後のヒメツリガネゴ
ケにおいてオーキシン合成が促進されること、オーキシ
ン処理により微生物の構成成分で誘導されるパターン誘導免疫の指標であるフェニルアラニンアンモニアリアー
ゼ（PAL）の発現が誘導されることが明らかにされた。
このことから、オーキシンがヒメツリガネゴケの免疫応答に関与すると考えた。
ヒメツリガネゴケ原糸体はオーキシン濃度依存的に生育阻害と褐変化を示す。植物の免疫応答におけるオーキ
シンシグナルの働きを解明することを目的として、野生型株が生育阻害と褐変化を示さない低濃度オーキシン
処理で褐変化を示すオーキシン高感受性変異体（auxinhypersensitive:ahs）のスクリーニングを行った。その結果、複数の変異体を単離し、そのうちの 1 つ ahs2 は多犯性の病原微生物である Botrytis cinerea 接種後の菌糸の広がりが野生型より抑えられており B. cinerea に対して抵抗性を示すことを明らかにした。また、通常生育下における PAL の発現量が野生型株より上昇していたことから、オーキシンシグナルが免疫応答を制御していることが示唆された。ahs2 の原因遺伝子を探索するために ahs2
ゲノムのリシークエンスを行い、CDS 領域に非同義置換を有する遺伝子を探索している。

四井いずみ（生命科学部 バイオサイエンス学科）
吉田美百合（生命科学研究科 バイオサイエンス専攻）

輿石60

雄一（生物資源ゲノム解析センター）

NGRC ニュースレター

アブラナにおける低酸素処理中に根及び葉で応答する遺伝子の網羅的解析
近年は豪雨の増加が認められ、様々な水害が発生している。圃場において排水能力を超えた雨が降ると、土壌は水浸しの状態となる。水浸し状態の土壌中では、通常土壌間壁に存在する空気はすべて水に置換される。植物の根は土壌間壁に存在する空気を利用して好気呼吸を行っており、水浸し状態では酸欠状態に陥り、酸欠状態が継続するとやがて根の細胞は死んでゆく。このように、降雨による土壌中の過剰水分により引き起こされる根圏の酸素不足に起因し、植物が生育阻害を受ける現象を湿害と言う。一般的に畑作物は湿害に対して感受性を示すため、畑作物の耐湿性強化は農業において重要な課題の一つである。アブラナは花や葉を食す以外にも、その種子からは油（ナタネ油）が生産される。我々の生活の中ではダイズ、コメ、パームなど様々な植物由来の油が使用されているが、ナタネ油は国内で最も消費される植物油である。しかしながら、アブラナ種子は殆どを輸入に頼っている現状である。主要な要因として、①アブラナは湿害への抵抗性が低い、②国内でのアブラナ栽培は、湿害の起こりやすい水田転換畑が利用される、などの点があげられる。これらの点から、湿害耐性を強化したアブラ
ナ品種の育成が国内におけるアブラナ種子生産量の増産に重要と考えている。そこで、本研究ではアブラナの耐湿性強化を目的とし、アブラナの低酸素応答機構解明の端緒として、根を低酸素状態に晒した際の表現系解析を実施している。
根の観察を容易に、及び、根圏の温度 ･ 栄養素そして酸素濃度を均一にするため水耕系を用いた。低酸素状態
でアブラナを栽培した所、数時間程度で急激に葉が萎れる現象が観察された。この萎れた葉はそのまま枯死するのではなく一度回復した。その後、葉の萎れが回復した
アブラナを酸素を含む水耕液に戻すと、低酸素処理を施していないコントロールと同様の生育を示した。一方で、葉の萎れが回復した後も低酸素処理を継続した場合、葉の枯死を伴う著しい生育阻害が観察された。すなわち、アブラナは萎れた葉を回復させる一過的な低酸素耐性機構を有する事が明らかとなった。そこで、低酸素状態に晒した根、及び、葉を用いた RNA-seq を実施し、本耐性に関わる遺伝子群の同定を試みている。

図 アブラナの低酸素処理
左から酸素有、酸素無しの処理区。酸素有の個体と比較して、酸素無しの個体の葉は萎れを示している。

篠澤章久（生命科学部 バイオサイエンス学科）
61

NGRC ニュースレター

Evolution of molecular desiccation gene for osmostress signaling
using non-HK5 mutant lines in theEnvironmental factors that affect plant growth,
development,andgeographicdistributionarethemaincauses of abiotic stress. Therefore, global climatechange has a significant impact on crop quality and
yield.Indeed,thephytohormoneplaysanimportantroleintheplantʼsdevelopmentofmultiplestressresponses.
MostplantsdependonanintricatenetworkofAbscisic
Acid（ABA）andEthylenereceptorsthatactivateevolutionary conserved kinases, namely SNF-related protein kinases 2（SnRK2）, which inactivate PP2C from
SnRK2 and interact with ABA receptors PYR/PYL/
RCARinthepresenceofABA（Umezawaetal.,2009;
Shinozawaetal.,2019;Kamiyamaetal.,2020;Toriyama
et al., 2020）. Identified that SnRK2s activated by an
independent subfamily of B Raf-like kinases（ARK）
group under the osmostress condition in physcometriumpatens（Saruhashietal.,2015;Islametal.,2020）.
Recently, we confirmed the ethylene control ARK/SnRK2 model via endoplasmic reticulum（ER）sensors
from the histidine kinases（HKs）family（Toriyama et
al., 2020; Sk et al., 2022）. PpETR-HKs are further
divided into two groups: PpHK 5 / 1 3 / 2 0 / 2 4 and
PpHK9A/B. Previous studies confirmed that the quadrupledisruptant（Pphk5/13/20/24）ofthePpERT-HK
genes was defective in ABA signaling, but the triple
disruptant（Pphk13/20/24）showedABAresponsivenesscomparable to that of the wild type and that PpETRHK5canphysicallyinteractwithandregulateARK.In
ordertopreventtheARKmutationcausedbyUVirra-

diation, we created 171 mutation candidates using the
ARK/PphkTKO line（Figure）. Those colonies were
defective in ABA media. Remarkably, following open
readingframeanalysis,wediscoveredasmallnumberof PpHK5 mutation candidates; at most, there were
non-PpHK5 mutant candidates. Although some of thecandidatesshowedanABAresponse,thesenon-PpHK5
mutants were neither ARK nor PpHK5 mutants. It
seems to be suggesting that ABA activation may
include the novel gene. Although the mechanism of
osmostresssensingandABAsignalingcascadesisstill
mostly unknown, this characteristic enables plants to
thriveinenvironmentswithinadequatewateravailability. We will use variant-calling single nucleotide polymorphism（SNP）analysis to find the ABA response
gene.Todothis,wechosesixnon-PpHKmutantcandidatesandtheARK/TKOlineasacontrolforgenomesequence analysis. Furthermore, we believe understanding the ABA signaling network will be effective
fortheosmostressresponseinplants.
Reference:
Islam M, Inoue T, Hiraide M, Khatun N, Jahan A,
KuwataK,KatagiriS,UmezawaT,YotsuiI,SakataY,etalActivationofSnRK2byRaf-likekinaseARK
representsaprimarymechanismofABAandabiotic
stressresponses.Plant Physiol185:533-546（2020）
Kamiyama Y, Hirotani M, Ishikawa S, Minegishi F,
Katagiri S, Takahashi F, Nomoto M, Ishikawa K,

ABA insensitive mutant candidates by culturing on 10 µM ABA media.
The brood cell is on the left, and the mutant cells are on the right.

62

NGRC ニュースレター
KodamaY,TadaY,etalSNF1-relatedproteinkinase2 directly regulate group C Raf-like protein kinases
in abscisic acid signaling. Biorxiv 2020.02.04.933978（2020）
SaruhashiM,GhoshTK,AraiK,IshizakiY,Hagiwara
K,KomatsuK,ShiwaY,IzumikawaK,YoshikawaH,
Umezawa T, et al Plant Raf-like kinase integrates
abscisic acid and hyperosmotic stress signaling
upstream of SNF1-related protein kinase 2. PNAS
112:E6388-E6396（2015）
Shinozawa A, Otake R, Takezawa D, Umezawa T,
KomatsuK,TanakaK,AmagaiA,IshikawaS,Hara
Y,KamisugiY,etalSnRK2proteinkinasesrepresent
an ancient system in plants for adaptation to a terrestrialenvironment.Commun Biology2:30（2019）

SkR,MiyabeMT,TakezawaD,YajimaS,YotsuiI,Taji
T,SakataYTargetedinvivomutagenesisofasensor
histidinekinaseplayinganessentialroleinABAsignaling of the moss Physcomitrium patens. Biochem
Bioph Res Co637:93-99（2022）
ToriyamaT,ShinozawaA,YasumuraY,SaruhashiM,
HiraideM,ItoS,MatsuuraH,KuwataK,YoshidaM,
BabaT,etalSensorhistidinekinasesmediateABA
andosmostresssignalinginthemossPhyscomitrium
patens.Curr Biology Cb 32:164-175.e8（2020）
Umezawa T, Sugiyama N, Mizoguchi M, Hayashi S,
Myouga F, Yamaguchi-Shinozaki K, Ishihama Y,
HirayamaT,ShinozakiKType2Cproteinphosphatasesdirectlyregulateabscisicacid-activatedproteinkinasesinArabidopsis.PNAS106:17588-17593（2009）

S k R a h u l（生物資源ゲノム解析センター）
坂田 洋一（生命科学部）
63

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藍藻の巨大プラスミド DNA 複製に関わる
新規 Rep タンパク質の同定と発現ベクター系への利用
酸素発生光合成を行う藍藻では、複数種の大型プラス
ミド（100 kbp ～）を保持する種が数多く見つかっている。これらのプラスミドは細胞内において、不和合性を引き起こさないよう、異なる複製メカニズムを持ち、協調して細胞機能を担うと考えられる。しかしながら、藍藻において、プラスミドの複製開始メカニズムに関する情報は極めて限られている。
藍藻 Synechocystissp.PCC6803 は pSYSM、pSYSX、
pSYSA、および pSYSG という 4 つの大型プラスミドを持つ。これまでに我々は pSYSA の複製開始に関わる Rep
タンパク質を新たに同定したが、それ以外の大型プラス
ミドの Rep は未同定であった。我々は、Synechocystis
6803 の Rep タンパク質を特定することを目的として、
Synechocystis 6803 のゲノムライブラリーを用いたスク
リ ー ニ ン グ で あ る AR-seq（Autonomous Replication
sequencing）法を用いて、新たに pSYSX 上に 2 つの Rep

候補遺伝子（slr6031, slr6090）を見出した。Slr6031 とSlr6090 タンパク質は、保存性は決して高くはないものの、他のバクテリアの複製関連タンパク質と構造的な類似性を示した。
これらの Rep 候補遺伝子を GFP 発現コンストラクトと融合させ、GFP 蛍光やプラスミド構造に基づき、候補
遺伝子の自律複製活性を評価した。その結果、シアノバ
クテリア細胞においてこの人工プラスミドが安定的に維持されることが示された。さらに、我々は Synechococcus
7942 細胞内では、Slr6031 と Slr6090 を共存できることを示 し た。 こ れ ら の 結 果 か ら、Slr6031 と Slr6090 を
CyRepX1（CyanobacterialRep-relatedproteinencoded
onpSYSX）および CyRepX2 と命名した。これらの発見
は、藍藻のプラスミド複製の基本原理の解明に貢献できるだけでなく、藍藻工学を促進するための新たなツールの開発にも応用が期待される成果である。

図 CyRep タンパク質の系統樹（A）と予測構造（B）
CyRepX1（Slr6031）と CyRepX2（Slr6090）を矢頭で示す。立体構造はAlphaFold2 を用いて予測した。
青色は DNA ヘリカーゼと構造的に類似した領域である。

渡辺智（生命科学部 バイオサイエンス学科）
荷村（松根）かおり（生命科学部 バイオサイエンス学科）
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塩生植物の保全に向けた環境要因の解析
塩生植物は、沿岸の生物多様性維持のために重要な植物であるが、環境変動に弱いため、絶滅危惧 ･ 準絶滅危惧種に指定されている種が多い。日本でもアッケシソウ（Salicornia europaeaL.）は、絶滅危惧Ⅱ類の指定されており、保全の対象となっている。
植物の保全を行う上で、自生地の土壌理化学性 ･ 生物性を把握することが重要とされている中、塩生植物の自生地の土壌理化学性 ･ 生物性の報告が少ないのが現状である。そこで、本研究ではアッケシソウ自生地の土壌理
化学性および土壌生物性として細菌叢を解析することを

図1

山本
小泉
加藤

目的とした。
2021 年および 2022 年に北海道ノトロ湖に自生するアッ
ケシソウの調査を行い、アッケシソウの生育が異なる自生地 3 地点を本研究の環境モデルとし、土壌理化学性および細菌叢を解析した。その結果、アッケシソウの生育が良好な地点で特有の土壌特性および細菌叢の存在を推測できるデータを得た（図 1）。
今後は、アッケシソウの生育が良好な地点の細菌叢か
らアッケシソウ保全の環境指標の候補となる細菌を探索するために解析を継続する予定である。

NMDS によるアッケシソウの細菌叢の解析

紘輔（生命科学部 分子微生物学科）
敬彦（生命科学部 分子微生物学科）
拓（応用生物科学部 農芸化学科）

松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
坂本
光（生物産業学部 北方圏農学科）

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放線菌

A3（2）M145 株における抗生物質生産活性回復現象の解明

放線菌 Streptomyces 属は、土壌中で生息し、半数以上の放線菌を構成する重要なグラム陽性細菌である。一般的な細菌と異なる特性として、本菌群は、気中菌糸を伸ばし、胞子を形成する複雑なカビに似た形態分化が挙げられる。さらに本菌属は、抗結核剤であるストレプトマ
イシンやアミノグリコシド系抗生物質であるカナマイシ
ン、農業用殺菌剤であるカスガマイシン、抗寄生虫剤であるエバーメクチンなど、多岐にわたる人類にとって極めて有用な二次代謝産物を生産する特徴があり、産業面
および臨床面において広く利用されている。
近年、我々の研究グループは、放線菌 Streptomyces
coelicolor A3（2）M145 株において、硝酸、亜硝酸、一酸化窒素（NO）が循環する窒素酸化物循環経路を有することを見いだした。本菌が内在的に生産する NO は二次代謝および形態分化を調節するシグナル分子として機能することが示唆され（Yasuyuki Sasaki et al. Sci Rep.
25;6:22038.）たが、一方、細胞内の NO の濃度が高くなると、二次代謝および形態分化が有意に抑制されることが明らかになっている（SotaHonmaet al.ApplEnviron
Microbiol25;87（14）:e0048021.）。しかし、本抑制条件下にも関わらず、紫外線照射によって得られた亜硝酸高感
受性変異株（NS5 株）と共培養を行うと、WT の抗生物質生産活性が顕著に回復することを見出した。そのため、NS5 株が WT の抗生物質生産活性の回復を引き起こす、
何らかの物質を生産していると考え、この興味深い現象の解明を目指して検証を進めている。
本研究では、NS5 株は WT に紫外線を照射することにより得られた変異株であることから、WT と NS5 株の遺伝子配列を高精度な DNA シーケンス技術を用いて解析し、NS5 株の遺伝子配列の変異点を調べた。その結果、
7 つの変異を確認した。現在、それぞれの変異を含む遺伝子と薬剤耐性遺伝子を組み換え、それぞれの遺伝子の破壊株を作成中である。今後はこれらの破壊株を用いて実験を行い、WT の抗生物質生産活性回復に関与する遺伝子の特定および、本現象を引き起こすメカニズムの解明に役立てたい。
本研究は、放線菌 Streptomyces 属が持つ多様な生物学的特性に関する理解を深めると同時に、生態や代謝経路の詳細を解明することで、有用な生物活性物質や抗生物質の開発、促進への貢献が期待される。

佐々木康幸（生命科学部 バイオサイエンス学科）
中島菜々海（生命科学研究科 バイオサイエンス専攻）
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油糧酵母

NBRC 111112 の脂肪酸産生関連遺伝子の発現解析

油糧酵母はバイオマス重量の 20％以上の油脂（主にグリセリド）を含有する酵母であり、長鎖脂肪酸の供給源として期待され、C16 や C18 の産生についての研究が多い。長鎖脂肪酸の中でも C20 以上のものの多くは植物から抽出して医薬品や化粧品等に利用されているが、植物は限られた資源でもあることから新たな油糧酵母の利活用が注目されている。前述の C16 や C18 を産生する油糧
酵母の 1 つは Lipomyces 属であり、脂肪酸供給源としての実用化が期待されている。一方で、C20 以上の長鎖脂肪酸については、例えば Rhotodotorula mucilaginosa やクサレケカビ（Mortierella chlamydospora）で若干の産生の報告があるもののまだ実用化に向けての知見は乏しい。
このような背景から、我々は C20 以上の長鎖脂肪酸を産生する酵母をスクリーニングするために様々な子嚢菌および担子菌酵母を入手して各株の全菌体脂肪酸を分析
し、C20 以 上 の 脂 肪 酸 の 占 め る 割 合 の 高 い 株 と し て

図1

Moesziomyces aphidisNBRC111112 を選抜した。興味深
いことに、その株の産生する脂肪酸の炭素鎖長や組成が培養条件で変化する。この生合成代謝の制御機構を明らかにすることで、油糧酵母による長鎖脂肪酸の発酵生産技術開発の一助になることを期待し、RNA-Seq 解析を行った。
NBRC111112 は担子菌酵母であり、培養条件によっては図 1 のように細胞のほとんどを油滴が占める。培養条
件、培地条件、growthphase 等の様々な条件での菌体脂肪酸組成を調べ、特徴ある脂肪酸組成が認められた 4 つの条件で培養した菌体を試料として RNA-Seq 解析を行った。詳細な解析はこれからだが、各条件での遺伝子発現には違いが確認されている（図 2）。本株のゲノム配列および近縁種の脂肪酸関連代謝経路は KEGG に登録されている。これらのデータを利用し、各条件での既知の代謝経路の挙動、また、遺伝子発現ネットワーク解析を行い、長鎖脂肪酸合成の制御機構について検討していく。

ナイルレッドによる油滴染色

図2

田中 尚人（生命科学部 分子微生物学科）
松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
67

階層的クラスタリング解析

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ヒト毛髪に常在する細菌叢の分布の解明
人体の様々な部位に細菌は棲息しており、特に口内や腸内では微生物叢の解析が広く行われている。また、人の皮膚でも表面に棲息する細菌の微生物叢が詳細に解析されており、採取部位によりその構造が異なることが明らかとなっている。
我々は先行研究にて、ヒト毛髪にも一定数の細菌が存在すること、そして安定した細菌叢が存在することを報告している。しかしながら、これまでの研究は主に頭頂部から採取した毛髪に限定されており、採取部位の違い
が毛髪細菌叢に及ぼす影響は明らかになっていない。そこで本研究では異なる部位から採取した毛髪試料を対象に 16S アンプリコン解析を行い、部位間での細菌叢の分布を比較した。
12 名の被験者（#001～ #012）を対象に頭頂部（Top）、
前頭部（Front）、後頭部（Back）、右（Right）及び左側
頭部（Left）の 5 部位の毛髪を採取し、各部位 3 サンプ
ルずつ調製後、細菌 DNA を抽出した。その後、細菌の16SrRNA 遺伝子の V4 領域を用いて細菌叢を解析した。
門レベルでは全サンプルで Pseudomonadota 門、Actinomycetota 門、Bacillota 門が主要であり、属レベルでは
Cutibacterium 属、Pseudomonas 属、Staphylococcus 属、
Lawsonella 属の 4 属がいずれのサンプルにおいても主要に存在した。主要細菌 4 属の占有率を被験者間および採

図1

図2

渡邉

取部位間で比較した結果、被験者間では有意差があった
一方で、採取部位間では有意差がなかった。同様に、
shannon 指数によるα多様性においても、被験者間では多様度は優位に異なる一方で、採取部位間では有意差がなかった。
次に、サンプル間での細菌叢の類似度を比較するため、主成分分析法によるβ多様性解析を行った（図 1）。その結果、同一被験者内のプロット間の距離は近い傾向を示したのに対し、同一採取部位内のプロットは距離がばらつく傾向が見られた。さらにβ多様性解析に用いた
WeightedUnifracdistance 値による有意差検定を行った
ところ、同一被験者のサンプルにおいては採取部位が異なっていても Unifrac 値が類似し、他被験者よりも有意に小さいことが分かった。
最後に、プロット間の分散に寄与する因子を解析した
結果、被験者の違いのみが統計的に有意なカテゴリーであり、採取部位での違いは有意な影響はなかった。以上の結果より、同一被験者内のヒト毛髪細菌叢の分布は採取部位の違いによらず類似することが示唆された。現在
はヒト毛髪本体を使用したサンプルだけでなく、スワブ法により採取した毛髪サンプルの細菌叢解析結果も組み合わせ、新規毛髪細菌の採取法の確立を検証している。

主成分分析法によるβ多様性解析

Weighted Unifrac distances 値の比較

康太（応用生物科学部 醸造科学科）
68

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様々な発酵環境から単離された産業微生物の大規模ドラフトゲノムシークエンス
酢酸菌が生成するバクテリアセルロースは微細なナノファイバーであり、ナノセルロース素材として化粧品などに利用されている。酢酸菌の BC 生成能はゲノム不安定性に起因するセルロース生合成オペロンへの変異により消失し、アミノ酸置換を伴い復帰することを見出している。酢酸菌においては菌膜生成能を有する R（Rough）
株と生成能を失った S（Smooth）株が見いだされており、R 株で振盪培養を繰り返すと、菌膜形成能を失った S 株が出現し、S 株で静置培養を繰り返すと、再び菌膜形成能を有する復帰変異株（Rʼ 株）が現れる（図 1）。我々
は、この性質を利用し、Komagataeibacter oboediens
MSKU3 株（R 株）から得た S 株 E3 株から静置培養によって、4 種のアミノ酸置換を伴なう Rʼ 株を取得し、親株の数倍の BC 生産能や微細繊維の BC を有する株を獲得して報告した（Taweecheepet al.,2019）。
この手法を拡張して、これまでに様々な変異パターンを有する多数の S 株を取得することでバクテリアセルロー
スの増産や物性改変をするうえでリファレンスとなる多数のバクテリアセルロース非生産変異株の育種を試みた。
バクテリアセルロース生産が見られなくなった株について、コロニーを単離し、Illumina 社のNextSeq1000 シー

図1

ケンサーを用いた全ゲノムリシークエンスを実施した。
公開済みの MSKU3R 株のゲノム配列（GenBankassemblyacc.no.:GCA_014905215.1）をリファレンスとしてゲ
ノムマッピング解析をすることで変異箇所を同定した。
昨年度までに、40 株ほどの非生産変異株を取得するとともにゲノムリシークエンスによりセルロース生合成オペ
ロン内部に生じた変異箇所を同定している。全てのセル
ロース非生産変異株において、必ずセルロース生合成オ
ペロンを構成する遺伝子のいずれかに変異が見られたため、このオペロンが直接的にセルロース生産の欠失と復帰に寄与することが確認された。これらの菌株は、有用な復帰変異を取得するためのスターターとなるものであり、有用復帰変異の取得が期待される。
現在、YPGD 培地を用いて試験管による静置培養を繰
り返しながら、セルロース膜生産能が復帰した復帰変異株の取得を進めており、これまでに 15 株程度の復帰変異株の取得に成功している。今後は、これら復帰変異株の全ゲノムリシークエンスを進めるとともに、それら復帰変異株のセルロース生産量の増産や物性改変などの復帰
変異により生じた表現型の変化について考察する。

セルロース生産株、非生産株および復帰変異株の比較。左から、野生株、非生産変異株、復帰変異株を表す。

松谷峰之介（生物資源ゲノム解析センター）
石川 森夫（応用生物科学部 醸造科学科）

鈴木
海野
69

敏弘（応用生物科学部 醸造科学科）
良輔（応用生物科学部 醸造科学科）

NGRC ニュースレター

グルコースとセルロースの施用が土壌微生物バイオマス量と細菌叢の多様性に及ぼす影響
土壌微生物は作物の生育の良否に直接的 ･ 間接的に影響を及ぼしていると考えられる。また、土壌中には蓄積
リン酸を可溶化するリン酸溶解菌の存在が確認されており、土壌微生物バイオマス量の増加により、蓄積リン酸の可給化が期待されている。本研究では化学構造が既知であるセルロースおよびグルコースを使用し、易分解性
炭素源の添加による土壌微生物バイオマス量と細菌叢の多様性について検討し、土壌中の不可給態リン酸の可給性について、ソバを用いて検討した。供試土壌として淡色黒ボク土試料を用いた。供試土壌にセルロースおよびグルコースを 100～300gm － 2 施用した区と無施用区（対照区）の計 4 試験区を設けた。全試験区に NH₄NO₃ とKCl を用いて N と K₂O をそれぞれ 3gm － 2 施用した。収加藤

穫時に土壌試料を採取し、微生物バイオマス量および細菌叢の分析を行った。その結果、セルロースまたはグルコース添加量の増加に伴い、微生物バイオマス量は有意（p<0.05）に増加した。微生物バイオマス量の増加量は、セルロース施用区の方がグルコース施用区よりも高かったが、有意な差は認められなかった。微生物バイオマス量と溶存有機態炭素量の間に正の高い相関がみられた（グルコース施用区 r=0.973, p=0.027、セルロース施用区
r=0.997, p=0.002）。現在は細菌叢の多様性について解析
し、易分解性炭素源の添加によって、リン酸溶解能力を有する微生物種が増加しているのかについて検討中である。

拓（応用生物科学部 農芸化学科）
70

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清酒酵母における各種遺伝子破壊株の網羅的な転写解析
清酒は麹菌が分泌する酵素により酒米のでんぷんを分解した後、生成されたグルコースを清酒酵母が利用し発酵することで醸造される。清酒には清酒酵母によって生成されるエタノールだけでなく様々な成分が含まれるため、香り豊かで味わいある醸造物になる。清酒の風味に影響を与える成分として主に有機酸、アミノ酸、香気成分等があるがこれらの生成量を決定づける最大の要因の一つが発酵を担う清酒酵母である。
清酒酵母は清酒の風味に大きく寄与することから、様々な酵母が単離されたり育種されたりしてきているものの、どの様な遺伝子が清酒醸造時の風味に影響を及ぼすかについては解明されていない。特に清酒醸造に適するとされる発酵能に優れる酵母はミトコンドリアの機能が高い
ことも知られているが、清酒醸造における発酵嫌気条件
下で行われるため、本当にミトコンドリアの機能と清酒醸造に関連性があるか不明である。
酵母のミトコンドリア活性の強さを判別する方法として 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchloride（TTC）染色試験が用いられてきた（図 1）。本染色試験は、TTC が還元されると 1,3,5-Triphenylformazan という赤色を呈する物質に変化することを利用し、酵母のミトコンドリアにおける還元力を平板培地で視覚的に判断する試験である。
TTC 染色性は発酵能とも相関があると考えられており、発酵能に優れる清酒酵母では染色性が高くなる傾向にあることも知られているがこの原因がどこにあるかまた染

図1

中山

TTC 染色試験

色性の違いによってどの様な酒質になるか遺伝子レベル
では明らかとされていなかった。
当研究室では TTC 染色性がミトコンドリアの電子伝達系によるものであることを明らかにしてきたことから、清酒酵母において電子伝達系の遺伝子や呼吸に関する遺伝子の発現制御を担う転写因子についての破壊株を取得してきた。TTC 染色性が著しく低下するこれらの遺伝子破壊株を用いて清酒醸造を行ったところ、エタノール生
成量には変化がないものの清酒に深い味わいを付与する
コハク酸や吟醸香を付与するカプロン酸エチル生成量が低下することを見出した。一方、ワイン酵母等他の酵母からは見出されない清酒酵母が特異的に有する遺伝子である EHL 遺伝子についても遺伝子破壊株を取得したところ TTC 染色性の低下の他、コハク酸やカプロン酸エ
チル生成量が低下していた（図 2）。この様に TTC 染色
性と清酒の風味に寄与する代表的な成分の生成に相関が見いだされるもののどの様に遺伝子発現パターンが変化した結果これらの性質に変化したのかは明らかになっていない。
本研究では、清酒酵母を親株とした各種破壊株からRNA を抽出し次世代シーケンサーを用いて RNA-seq 解析を実施し、親株と比較して各遺伝子破壊株で特異的に変動する遺伝子を抽出し、コハク酸やカプロン酸エチル
生成に影響を及ぼす遺伝子の特定を試みている。

図2

俊一（応用生物科学部 醸造科学科）
71

TTC 染色性が異なる清酒酵母で醸造した際のコハク酸とカプロン酸エチル生成量

NGRC ニュースレター

研究発表実績
論文発表● Mitsui Y, Yokoyama H, Nakaegawa W, Tanaka K, Komatsu K, Koizuka N, Okuzaki A, Matsumoto T,
Takahara M, Tabei Y.
Epistatic interactions among multiple copies ofgenes with naturally occurring insertions cor-

relate with flowering time variation in radish.
. 15（2）:plac066.（2023）● Kaltenbrunner A, Reimann V, Hoffmann UA, Aoyagi T, Sakata M, Nimura-Matsune K, Watanabe S,
Steglich C, Wilde A, Hess WR.
Regulation of pSYSA defense plasmid copy number inthrough RNase E and a highly

transcribed asRNA.
. 14:1112307.（2023）● Sakamaki Y, Maeda K, Nimura-Matsune K, Chibazakura T, Watanabe S.
Characterization of a cyanobacterial rep protein with broad-host range and its utilization for
expression vectors.
. 14:1111979.（2023）● Khatun N, Shinozawa A, Takahashi K, Matsuura H, Jahan A, Islam M, Karim M, Sk R, Yoshikawa M,
Ishizaki K, Sakata Y, Takezawa D.
Abscisic acid-mediated sugar responses are essential for vegetative desiccation tolerance inthe liverwort.
. 175（2）:e13898.（2023）● Nakanishi N, Osuka S, Kono T, Kobayashi H, Ikeda S, Bayasula B, Sonehara R, Murakami M,
Yoshita S, Miyake N, Muraoka A, Kasahara Y, Murase T, Nakamura T, Goto M, Iwase A,
Kajiyama H.
Upregulated Ribosomal Pathway Impairs Follicle Development in a Polycystic Ovary Syndrome
Mouse Model: Differential Gene Expression Analysis of Oocytes.
. 30（4）:1306-1315.（2023）● Lu Y, Nagamori I, Kobayashi H, Kojima-Kita K, Shirane K, Chang HY, Nishimura T, Koyano T,
Yu Z, Castañeda JM, Matsuyama M, Kuramochi-Miyagawa S, Matzuk MM, Ikawa M.
ADAD2 functions in spermiogenesis and piRNA biogenesis in mice.
. 11（4）:698-709.（2023）● Wakinaka T, Matsutani M, Watanabe J, Mogi Y, Tokuoka M, Ohnishi A.
Identification of Capsular Polysaccharide Synthesis Loci Determining Bacteriophage Susceptibility in. 11（3）:e0038523.（2023）● Soma A, Kubota A, Tomoe D, Ikeuchi Y, Kawamura F, Arimoto H, Shiwa Y, Kanesaki Y, Nanamiya H,
Yoshikawa H, Suzuki T, Sekine Y.
, the tRNA-Specific Adenosine Deaminase, Is Dispensable in72

NGRC ニュースレター（）. 14（8）:1515.（2023）● Kawasaki S, Ozawa K, Mori T, Yamamoto A, Ito M, Ohkuma M, Sakamoto M, Matsutani M.
Symbiosis of Carpenter Bees with Uncharacterized Lactic Acid Bacteria Showing NAD Auxotrophy.
. 11（4）:e0078223.（2023）● Sato T, Hamazaki M, Inoue Y, Aoki S, Koshiishi Y, Shirasuna K, Iwata H.
Effect of a low ethanol concentration during in vitro maturation of bovine oocytes and subsequent
embryo development.
. 208:158-164.（2023）● Kobayashi Y, Kayamori A, Aoki K, Shiwa Y, Matsutani M, Fujita N, Sugita T, Iwasaki W, Tanaka N,
Takashima M.
Chromosome-level genome assemblies ofspp.（Trichosporonales, Basidiomy-cota）reveal imbalanced evolution between nucleotide sequences and chromosome synteny.
. 24（1）:609.（2023）● Endo N, Tsukimoto R, Isono K, Hosoi A, Yamaguchi R, Tanaka K, Iuchi S, Yotsui I, Sakata Y, Taji T.
MOS4-associated complex contributes to proper splicing and suppression of ER stress underlong-term heat stress in Arabidopsis.
. 2（11）:pgad329.（2023）● Isono K, Nakamura K, Hanada K, Shirai K, Ueki M, Tanaka K, Tsuchimatsu T, Iuchi S, Kobayashi M,
Yotsui I, Sakata Y, Taji T.
contributes to proper alternative splicing under long-term heat stress and mediates
variation in the heat tolerance of Arabidopsis.
. 2（11）:pgad348.（2023）● Nguyen TT, Bui ATP, Le NTH, Vo HTN, Nguyen AH, Pham TD, Hara T, Yokota K, Matsutani M,
Takatsuka Y, Nguyen ATV.
Heat-stable spores of carotenoid-producing

and non-pigmented

cooperatively promote growth, quality, and gut microbiota of white-leg shrimp.
. 14（6）:623-640.（2023）● Lertwattanasakul N, Pattanakittivorakul S, Nitiyon S, Matsutani M, Oguchi A, Hirata K, Kosaka T,
Limtong S, Yamada M.
Mutants with Enhanced Multi-Stress Tolerance ofand Their Ability for

Ethanol Fermentation.
. 4（4）:469-483.（2023）● Kita K, Unno R, Osada T, Yoshiyama H, Masaki S, Nogimura S, Matsutani M, Ishikawa M, Suzuki T.
Relationship between microorganisms and volatile components in each fermentation process in the
kusaya gravy that plays an important role in the manufacturing of kusaya, a traditional Japanese
fermented fish product.
. 88（1）:111-122.（2023）● Shiwa Y, Baba T, Sierra MA, Kim J, Mason CE, Suzuki H.
Evaluation of rRNA depletion methods for capturing the RNA virome from environmental surfaces.
. Jul 7;16（1）:142.（2023）
73

NGRC ニュースレター● Mori K, Murakoshi Y, Tamura M, Kunitake S, Nishimura K, Ariga H, Tanaka K, Iuchi S, Yotsui I,
Sakata Y, Taji T.
Mutations in nuclear pore complex promote osmotolerance in Arabidopsis by suppressing thenuclear translocation of ACQOS and its osmotically induced immunity.
. 15（2024）● Aburada N, Ito J, Inoue Y, Yamamoto T, Hayashi M, Teramoto N, Okada Y, Koshiishi Y, Shirasuna K,
Iwata H.
Effect of paternal aging and vitrification on mitochondrial DNA copy number and telomere length ofmouse blastocysts.
. Online ahead of print.（2024）● Ishikawa E, Kanai S, Shinozawa A, Hyakutake M, Sue M.
Hordeum vulgare CYP76M57 catalyzes C2 shortening of tryptophan side chain by C-N bondrearrangement in gramine biosynthesis.
. Online ahead of print.（2024）● Kanamori K, Nishimura K, Horie T, Sato MH, Kajino T, Koyama T, Ariga H, Tanaka K, Yotsui I,
Sakata Y, Taji T.
Golgi apparatus-localized CATION CALCIUM EXCHANGER4 promotes osmotolerance of Arabidopsis.
. 194（2）:1166-1180.（2024）

学会 ･ セミナー等での発表
2023 年 8 月 25 日
2023 年度日本農芸化学会関東支部大会（東京）坂田実乃里、青柳智大、荷村（松根）かおり、Alena Kaltenbrunner、Wolfgang Hess、渡辺智
藍藻

sp. PCC 6803 の巨大プラスミド pSYSA の複製メカニズム解明とベクタ―の開発
田中基貴、坂巻裕、前田海成、高市真一、梅野大輔、伊藤晋作、渡辺智
ストリゴラクトン生産強化に向けた新規 D27 の活性評価
大舘和真、前田海成、渡辺智藍藻

sp. PCC 6803 の細胞外硫酸多糖 シネカンの大量生産系の確立

2023 年 9 月 4、7-9 日
日本植物学会 第 87 回大会（北海道）
吉田美百合、太治輝昭、坂田洋一、四井いずみ
ヒメツリガネゴケにおけるオーキシンシグナルを介した免疫応答の解析
2023 年 9 月 7-8 日
放線菌学会第 37 回大会（広島）中島菜々海、石井花奈、本間颯太、伊藤晋作、矢嶋俊介、佐々木康幸
放線菌

A3（2）M145 株における抗生物質生産活性に与える acetophenone

の影響

74

NGRC ニュースレター

2023 年 9 月 11-13 日
日本味と匂学会第 57 回大会（東京）
吉光良世、竹村孝一、坂口恒介、今井啓雄、岩槻健
味乳頭間における酸味受容体発現の違い
2023 年 9 月 14-15 日
NIG-JOINT 研究会（静岡）渡辺智
シアノバクテリアにおける新規 Rep タンパク質の発見と遺伝子工学への応用
2023 年 9 月 18-21 日
日本畜産学会第 131 回大会（北海道）
輿石雄一、大久保 倫子、平山博樹、相馬幸作、和田健太
大規模 SNP ジェノタイピングによる国内エミュー集団の遺伝的組成
2023 年 10 月 28-30 日
第 67 回 TEAC（千葉）小野美月、坂巻裕、重成希、千葉櫻拓、下村健司、渡辺智
シアノバクテリアを用いた光合成による 1,8 −シネオールの生産
2023 年 11 月 9 日
酢酸菌研究会第 11 回研究集会（東京）
松谷峰之介、志波優、矢嶋俊介
東京農業大学 ･ 生物資源ゲノム解析センターの活動報告（2023 年度）
松谷峰之介、川嶋牴牾、薬師寿治、松下一信、石川森夫
酢酸菌の易変異性を利用したセルロース生合成オペロンの改変
2023 年 11 月 20-23 日
BACELL2023（兵庫）Satoru Watanabe, Tomoya Mita, Masataro Hosomura, Yu Kanesaki, Hirofumi Yoshikawa,
Mitsuhiro Itaya, and Kei Asai
Gene expression profile of CyanoBacillus, carrying chimeric genome of Bacillus subtilis
and cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803
Katsumi Amano, Chihiro Azai, Yuki Takahashi, Mitsuhiro Itaya, Kei Asai,Satoru Watanabe
Introduction and heterologous expression of heliobacterial photosynthetic gene cluster in
Bacillus subtilis
2023 年 11 月 28-30 日
The 36th JSME and The 13th ASME（静岡）駒形遥、坂巻裕、内田小百合、浦井誠、兼崎友、朝井計、渡辺智
スピルリナ強光培養後に出現するアルカリバチルスの出現メカニズム解析
坂田実乃里、青柳智大、荷村（松根）かおり、Alena Kaltenbrunner、Wolfgang Hess、渡辺智
シアノバクテリアのプラスミド複製メカニズムと CyRepA1 タンパク質の保存性に関する研究

75

NGRC ニュースレター

2023 年 12 月 6-8 日
第 46 回日本分子生物学会年会（兵庫）大館和真、坂田みのり、前田海成、坂巻裕、荷村（松根）かおり、大林龍胆、渡辺智
シアノバクテリアの巨大プラスミド DNA 複製に関わる新規 Rep タンパク質の同定と発現ベクター系への利用
大串航世、末崎裕寛、荷村（松根）かおり、大林龍胆、渡辺智
藍藻における DNA ヘリカーゼ DnaB とヘリカーゼローダー DciA の相互作用解析
嘉数健太、町田颯太朗、渡辺智
シアノバクテリア

sp. PCC 6803 における RNA 結合タンパク質 Rbp の機能解析

高橋諒、高橋剛、佐藤正宏、大塚正人、和田健太
Fgf5go-malc1 マウスの長毛表現型における変異型 FGF5 の効果
志波優、松浦俊一、鈴木治夫、馬場知哉
メソポーラスシリカ固定化 DNA 増幅酵素を用いて調製した環境表面 RNA ライブラリーの評価
2023 年 12 月 11 日
高崎研オープンセミナー（群馬）太治輝昭
植物の高温に対するレジリエンス機構の解明
2023 年 12 月 14-16 日
第 97 回日本薬理学会年会（神戸）浜田七海、三浦大樹、中澤敬信、福島穂高
Understanding the mechanism of memory impairment in POGZ-Q1038R mutant mice
岡田大樹、瀧ヶ平亜莉沙、河野翔太郎、福島穂高、三浦大樹、竹本龍也、中澤敬信
Phenotypic Analysis of ASD-related POGZ-Y594C Mutant Mice
橋本一真、三浦大樹、福島穂高、竹本龍也、中澤敬信
Functional analysis of CHAMP1, a gene product associated with intellectual disability, incircadian rhythms
鮎澤有希子、河野翔太郎、大友愛佳、片山沙香、濱田萌々子、福島穂高、三浦大樹、橋本均、橋本亮太、
中澤敬信
English title: Functional Analysis of the Autism Spectrum Disorder-Associated Gene Product, POGZ Using Patient-Derived iPS Neurons
小川丈瑠、福島穂高、三浦大樹、中澤敬信
Functional analysis of CHAMP1, a gene related to intellectual disability
2024 年 3 月 17-19 日
第 65 回日本植物生理学会年会（神戸）吉田美百合、太治輝昭、坂田洋一、四井いずみ
The role of auxin signaling in immune responses of the moss
Rahul Sk, Akihisa Shinozawa, Marcos Takeshi Miyabe, Daisuke Takezawa, Shunsuke
Yajima, Izumi Yotsui, Teruaki Taji, Yoichi Sakata
Evolution of molecular desiccation gene for osmostress signaling using non-HK5 mutationlines by NGS in the Physcomitrium patens
76

NGRC ニュースレター

2024 年 3 月 24-27 日
日本農芸化学学会 2024 年度大会（東京）中島菜々海、石井花奈、本間颯太、伊藤晋作、矢嶋俊介、佐々木康幸
放線菌

A3（2）の抗生物質生産に及ぼす acetophenone の影響

田村倫子、樗澤怜、輿石雄一、清水達也、五十君靜信
培養肉生産に用いる資源と市販肉とのトランスクリプトーム解析

マスメディア2023 年 3 月
渡辺智
シアノバクテリアの広宿主ベクターに関する研究が紹介されました。
OPTRONICS ONLINE: https://optronics-media.com/news/20230330/80757/

その他
2023 年 8 月
坂巻裕、前田海成、荷村（松根）かおり、千葉櫻拓、渡辺智
日本農芸化学会 2023 年度大会 トピックス賞を受賞しました。
「シアノバクテリアにおける自律複製領域の探索とそれを利用した高発現ベクターの構築」

77

MEMO

MEMO

MEMO

2024年3月発行

生物資源ゲノム解析拠点ニュースレター
学校法人東京農業大学〒156-8502

生物資源ゲノム解析拠点

東京都世田谷区桜丘1-1-1

TEL：03-5477-2719

FAX：03-5477-2377

E-mail：kyoten-g@nodai.ac.jp

NGRC ニュース

URL：http://www.nodai-genome.org№15

学校法人東京農業大学〒156-8502№11

生物資源ゲノム解析センター

東京都世田谷区桜丘1-1-1

TEL：03-5477-2769

FAX：03-5477-2377

E-mail：nodaigc@nodai.ac.jp

URL：http://www.nodai-genome.org

表紙の説明
左上からヒメツリガネゴケ、国産チーズからの微生物の分離培養、
社会的コミュニケーションの機会が制限された環境で育ったマウス、
先天性白内障を発症するマウス、
HEK-293-T 細胞（pCMV̲GFP- 一過発現細胞）、
HeLa 細胞（pCMV̲GFP- 一過発現細胞）、
成鳥エミュー、センチュウ、エミュー孵化後 0 日