【研究分野】植物分子・生理科学

【研究領域課題番号】16H06171 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トランスクリプトーム / 栄養 / リン / 発現マーカー / 統計モデリング / 機械学習 / RNA-Seq / バイオマーカー / 環境応答 / 数理工学

【研究成果の概要】

植物体内の窒素やリンなどの栄養成分量を知ることは様々な局面で重要である。本研究では、遺伝子発現量からこれらの成分量を推定するマーカーの開発を行った。まず、多数のトランスクリプトームデータを効率的に取得するために、低コスト多検体RNA-Seqのシステムを改良した。さらに、さまざまな栄養状態、温度、光、体内時計時刻の条件で取得したサンプルのトランスクリプトームデータとリン量などの形質データを取得し、それらのデータを用いた統計モデリング・機械学習によって、対象形質に対する発現マーカーを得た。

【研究の社会的意義】

本研究で開発した植物の栄養状態を推定する発現マーカーは、作物の栄養状態の診断や適切な施肥タイミングや施肥方法の検討に役立つと考えられる。また、野生植物への応用が可能になった場合には、熱帯林の一斉開花や、ブナの豊凶、地域の植生などを予測するモデルと組み合わせて用いることで、これらの予測の精度を高められる可能性がある。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】16201006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物質循環 / 窒素 / リン / ROV / バイオマーカー / コアマモ

【研究成果の概要】

本研究では研究期間の3年間のうち、男年度に器や分析手法などの準備行い、次年度は下記の測線調査と面的調査を通常期および寒冷期に行った。最終年度に当たる本年度は、台風来襲期にあたる高温期の調査を天候に合わせて機動的に遂行し、複合生態系の動態を季節変化を踏まえて総合的に解析した。
測線調査
マングローブ・海草藻場・サンゴ礁をそれぞれ独立したボックスとして捉え、それらの間の窒素及びリンの収支を定量的に把握することを目的とした現場観測を行った。地形や海草藻場の分布を考慮して観測点を設定し、それぞれの観測点に水温塩分計・流速計を係留して、短期的な連続観測を行なった。同時に採水を行い窒素・リン濃度を分析した。観測された流量及び各形態別の窒素・リン濃度の積から各ボックス間の短期的な窒素・リン収支の特性を明らかにした。
面的調査GIS化
産業技術総合研究所が開発した気球から、前年度までに撮影した調査海域の画像をもとに、基礎的地理情報データベースを構築した。このデータベース上に、ROVで撮影した画像を、あたかも自身が潜水して見ているように、測線に沿ってビデオ画像が流れるソフトウエアに統合した。さらにこれらの動画つきデータベースを一般にも操作しやすい形に変換し、ホームページで公開した。これらのデータについては英語版も作成し、アメリカの研究者を中心に収集されている世界の藻場状況の日本側データベースとして登録された。
堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析
各生態系における堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析の結果から、マングローブ林堆積物に供給される有機物はマングローブ起源であるが、海草藻場の堆積物に供給される有機物もマングローブ起源のものが多いことが推察され、安定同位体比の結果と整合的であった。またサンゴ礁堆積物に供給される有機物は、マングローブ起源や海草起源ではなくサンゴ礁起源であるが、その主要供給生物は軟体部としてのサンゴではなく、他種多様に生息するその他の生物であると推定された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)