BioResource Newsletter  Vol.4 No.12

   高速シークエンサーの普及に伴い、世界ではモデル作物のゲノム塩基配列の解析が急速に進んでいる。ダイズやトマト、ハクサイなど、私たちに馴染みの深い作物のゲノムが次々に解読されて、データベースには膨大な情報が蓄積されてゆく。一般に作物研究においては収量の増加や病虫害の軽減など、産業への波及効果を背景とした研究課題が多い。従って配列から遺伝子機能へと向かう逆遺伝学的な研究手法により、作物の生育や病虫害応答の制御に関わる遺伝子を特定し、その利用を図ることがポストゲノム時代の作物研究であろう。しかし、ゲノムの全領域をほぼ完全に解読したシロイヌナズナとは異なり、作物のゲノム解析は「完全解読」を目標としない場合がほとんどである。またゲノム塩基配列が明らかになったとしても、遺伝子領域を確定するにはcDNAの整備が不可欠である。

   加えてゲノムの配列情報やcDNAの網羅的解析により、有望な遺伝子の候補を発見したとしても、作物でその機能を解析するのは容易ではない。多くの作物では、効率的な形質転換系や遺伝子破壊系統を利用できないし、たとえ形質転換体を作り出したとしても、その栽培には広さと高度な空調機能を兼ね備えた閉鎖系温室が欠かせない。しかも、次世代の種子を採種するまで半年以上待たばならないこともある。そこで鍵となるのが、シロイヌナズナなどモデル実験植物の研究基盤の活用である。

   植物遺伝子の串刺しデータベース"SABRE"   

   現在シロイヌナズナ研究では、国際プロジェクトにより全遺伝子の機能解明が進んでいる。全てとはいかないまでも、2010年までには過半数の遺伝子に実験に基づく何らかの注釈がつくと予想される。 また、当センターを含め日米欧のリソースセンターからは、全遺伝子の約95％について遺伝子破壊株が、また約70％について完全長cDNAクローンが入手できる。高度に整備されたシロイヌナズナのリソースと情報を活用できるかどうかは植物遺伝子の研究推進に極めて重要であろう。2010年に現在の国際プロジェクトが終了した後、次期のシロイヌナズナプロジェクトにおいても作物研究との連携が大きな課題になると予想されている。

図1：SABREによる検索結果の画面

    このような研究動向を背景として、当センターでは保有する様々なモデル植物のcDNAクローンを、シロイヌナズナのゲノム情報に串刺しするデータベース：SABRE（Systematic consolidation of Botanical REsource）を開発した（図１）。 SABREは、シロイヌナズナの中核的な情報センターであるTAIR（The　Arabidopsis Information Resource）が公開しているゲノム情報と、モデル植物のcDNA情報を、配列ベースで対応付けしている。 SABREを使うことにより、利用者は自分が請求しようとする遺伝子 （cDNA）に関して、シロイヌナズナの最新のゲノム情報を参照することが可能になるとともに、シロイヌナズナをはじめとする他植物のcDNAクローン情報も得ることができる。SABREが提供する情報の特徴は、格納されたcDNAクローン全てがリソースセンターに保存されており、直ちに研究に使用できる点にある。現在は、理研BRCに保存されている約44万クローンの情報を搭載しているが、近い将来、関連機関の協力を得て、我が国が開発し国内に保存されている、様々な植物種の完全長cDNA情報を加えてゆきたいと考えている。

   作物研究のモデルデータベース "ABRANA"   

   SABREは配列情報をもとに、植物遺伝子（cDNA）をシロイヌナズナのゲノム情報で串刺ししており、これを使えば植物遺伝子の機能に関するヒントを得ることができる。しかし、植物では多くの遺伝子がファミリーを形成しており、ファミリー中のどの遺伝子が特定の生理機能に関わるのかを、配列情報だけで特定することは困難である。そこで理研BRCでは、SABREに搭載した個々のcDNAに発現情報を付加することにより、高い精度での機能推定を可能にしたデータベースの開発を進めている。このために生物系特定産業技術研究支援センターからの支援を得て、シロイヌナズナと同じアブラナ科に属するハクサイをモデルとして、ストレス関連遺伝子（cDNA）の単離とこれを用いたストレス応答診断アレイの試作を行った。開発中のデータベース：ABRANA （Arabidopsis-BRAssica Network　Access）では、取得したハクサイのcDNA情報を、SABREの機能を用いてシロイヌナズナ遺伝子との対応付けを行ない、そこにアレイ解析で得られた発現情報を取り込むことにより、ストレス応答に関わるシロイヌナズナとハクサイの遺伝子の対応付けを高い精度で実現する（図２）。そしてこのデータベースは分子育種への利用にとどまらず、診断アレイと組み合わせることにより、ストレス応答に関する品種診断や、植物免疫活性剤の評価など、農学の様々な研究場面に適用可能である。ABRANAは未だ開発途上であるが、cDNAリソースと目的指向型アレイを基盤としたこのような研究手法は、限定された資金とメンバーでも実現可能であり、関心ある方は下記メールアドレスまでコンタクトされたい。

   ホームページ：http://www.brc.riken.jp/lab/epd/
   事業用メールアドレス：plant@brc.riken.jp

図2 : ABRANAの画面イメージ

理研BRCが提供する植物リソース
●シロイヌナズナ種子 (トランスポゾンタグライン、アクティベーションタグライン、FOXライン、野生株・近縁種等）
●植物遺伝子 (シロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケ、ポプラ、キャッサバの完全長cDNA等)
●植物培養細胞 (シロイヌナズナT87細胞、タバコBY-2細胞、イネOc細胞、ミヤコグサLj細胞等、モデル植物の培養細胞株)