アサガオがつぼみから咲いてしおれるまで、花弁でのすべての遺伝子の動きを明らかに

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2025-10-16 基礎生物学研究所,総合研究大学院大学

基礎生物学研究所と総合研究大学院大学の共同研究チームは、アサガオのつぼみ形成から開花、しおれるまでの約3.5日間にわたり、花弁全体の遺伝子発現を3時間ごとに解析した世界初の高時間分解能トランスクリプトームデータセットを構築した。開花過程における遺伝子発現の動態を網羅的に捉えることで、花弁の成長、開閉、老化といった一連の変化を制御する分子ネットワークの全体像が明らかになった。特に、細胞壁の膨張や色素代謝に関与する遺伝子群が開花直前に集中的に活性化し、老化期にはエネルギー代謝やタンパク質分解関連遺伝子が顕著に増加することが分かった。また、このデータは時間軸に沿って遺伝子群を比較できるオープンデータベースとして公開され、植物の開花制御、花の寿命延長、観賞植物の分子育種などに応用可能とされる。成果は『Plant Physiology』誌に掲載。

アサガオがつぼみから咲いてしおれるまで、花弁でのすべての遺伝子の動きを明らかに
図1:データベースの開発に使ったアサガオの系統は、東京古型標準型(とうきょうこけいひょうじゅんがた)です。この系統はゲノム配列も明らかになっています。

<関連情報>

一日花植物アサガオ(Ipomoea nil) の花弁発達のトランスクリプトームダイナミクス Transcriptomic dynamics of petal development in the one-day flower species, Japanese morning glory (Ipomoea nil)

Soya Nakagawa, Atsushi Hoshino, Kazuyo Ito, Hiroyo Nishide, Katsuhiro Shiratake, Atsushi J Nagano, Yasubumi Sakakibara
Plant and Cell Physiology  Published:30 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/pcp/pcaf108

Abstract

Various aspects of Japanese morning glory (Ipomoea nil) petals, such as color, pattern, shape, flower opening time, and senescence, have been extensively studied. To facilitate such studies, transcriptome data were collected from flower petals at 3-h intervals over 3.5 days; the data were collected 72 h before and 12 h after flower opening, accounting for 29 time points. This dataset serves as a comprehensive foundation for analyzing transcriptomic dynamics across a wide spectrum of developmental stages, ranging from closed buds to fully opened flowers and subsequently senescing petals. Gene ontology analysis highlighted substantial transcriptomic changes between the preflowering and postflowering stages. The short-interval sampling facilitated the identification of 805 genes exhibiting circadian rhythmicity. Further transcriptome analysis provided insights into petal development, senescence, and coloration. The expression patterns of cell division marker genes indicated that cell division practically stops at ~48 h before the flower opens. Furthermore, the increased expression of genes encoding transporters for sugars, amino acids, nucleic acids, and autophagy-related genes was observed post-flower opening, indicating the translocation of nutrients from senescing petal cells to other developing tissues. Correlations were identified between the temporal expression patterns of three transcriptional regulators and distinct sets of structural genes within the anthocyanin biosynthesis pathway. These findings suggest that each regulator plays a unique role in activating specific structural genes. The temporal transcriptome data and interactive database (https://ipomoeanil.nibb.ac.jp/fpkm/) offer valuable insights into gene expression dynamics, periodicity, and correlations and provide a crucial resource for further research on I. nil and other plant species.

細胞遺伝子工学
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