ミヤコグサにおける花成時期制御に関わる遺伝子ネットワーク進化の解析

• 研究領域: 複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
• 研究課題/領域番号: 25128708
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 瀬戸口 浩彰 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (70206647)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: ミヤコグサ / 花芽形成 / GWAS / ゲノム比較 / 次世代シーケンサー / マメ科 / 緯度 / 複合適応形質 / 花成 / フェノーム解析 / ゲノム

研究実績の概要

最終年度として、新型シーケンサーを用いた「ゲノム比較、GWAS」を進める研究を進めた。
ミヤコグサの花成時期を制御する鍵遺伝子を探索するために、全ゲノムから網羅的に花成時期との関連領域を　探索するGWASを試みた。佐藤修正准教授（東北大学・かずさDNA研究所）とStaugard教授(オーフス大＠デンマーク)のグループが解析をすすめてきた日本国内の野生系統の全ゲノム配列情報を共有させて頂くとともに我々が独自に採取した全ゲノム配列データをIllumina Hiseq2500で解読した。これにより、北海道礼文島から沖縄県宮古島までの131系統の全ゲノム情報を用いる体制を構築した。
開花時期のデータについては、上記と同じ131野生系統の開花時期を川口正代司教授＠基生研・計画班のご支援のもとで大規模栽培実験を行うことによって得た。その結果、各野生系統の採集地の緯度と開花所要日数（播種から1st Floweringまでの日数）の間に有意な相関関係が見出せた（R2＞0.46）。
残念ながらGWASでは開花所要日数に関連する鍵遺伝子を探索することは出来なかった。そのためにゲノム比較に切り替えてSNPの探索を行った。遅咲き・早咲き間で分離する遺伝子上の遺伝的変異を明らかにしたところ、39遺伝子リストアップされ、さらに22遺伝子上の26のSNPsに絞られた。これらの遺伝子には、開花時期制御に関わるEmbryonic flower（EMF）のオーソログも含まれており、この遺伝子上とプロモーター領域の変異は、高緯度由来の系統で変異が固定しているパターンがあった。これら26SNPsと開花の早晩は全て有意差があり（P<0.005）、かつ形成タンパク質の立体構造が大きく変化するものであった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular phylogeny of Shortia sensu lato (Diapensiaceae) based on multiple nuclear sequences. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki HIGASHI, Hajime IKEDA, Hiroaki SETOGUCHI
  • 雑誌名: Plant Systematics and Evolution 巻: 301 号: 2 ページ: 523-529
  • DOI: 10.1007/s00606-014-1088-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation and characterization of microsatellite loci in Patrinia triloba var. takeuchiana (Valerianaceae) (2015)
  • 著者名/発表者名: Higashi, H., Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Conservation Genetics Resources 巻: in press 号: 2 ページ: 389-391
  • DOI: 10.1007/s12686-014-0377-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Persistent history of the bird-despersed arctic-alpine plant Vaccinium vitis-idaea (Ericaceae) in Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H., Yoneta, Y., Higashi, H., Eidesen, P.B., Barkalov, V., Yakubov, V., Brochmann, C., Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 128 号: 3 ページ: 437-444
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0709-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of polymorphic microsatellite loci in the perennial herb Hepatica nobilis var. japonica (Ranunculaceae) (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameoka, S., Higashi, H., Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Applications in Plant Sciences 巻: 3 号: 3 ページ: 1400114-1400114
  • DOI: 10.3732/apps.1400114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polymorphisms of E1 and GIGANTEA in wild populations of Lotus japonicus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakabayashi, T., Oh, H., Kawaguchi, M., Harada, K., Sato, S., Ikeda, H., and Setoguchi, H.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 127 号: 6 ページ: 651-660
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0649-8
  • NAID: 40020256304
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular evidence of ancient relicts of arctic-alpine plants in East Asia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H., Barkalov, V., Yakubov, V.V., Setoguchi, H.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 203 号: 3 ページ: 980-988
  • DOI: 10.1111/nph.12863
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic differentiation and genetic diversity of Castanopsis (Fagaceae), the dominant tree species in Japanese broadleaved evergreen forests, revealed by analysis of EST associated microsatellites (2014)
  • 著者名/発表者名: Kyoko AOKI, Saneyosni UENO, Takashi KAMIJO, Hiroaki SETOGUCHI, Noriaki MURAKAMI, Makoto KATO, Yoshihiko TSUMURA
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087429
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of microsatellite markers for Vitex rotundifolia (Verbenaceae), an endangered coastal plant isolated in Lake Biwa, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: T., Shoda, T., Kaneko, Y., Setogu
  • 雑誌名: ApPlications in Plant Sciences. 巻: 2(4) 号: 4 ページ: 1-3
  • DOI: 10.3732/apps.1300100
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phylogeographical study of the alpine plant Cassiope lycopodioides (Ericaceae) suggests a range connection between the Japanese archipelago and Beringia during the Pleistocene. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H., Higashi, H., Yakubov, V., Barkalov, V., Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Biological Journal of the Linnean Society 巻: 113 号: 2 ページ: 497-509
  • DOI: 10.1111/bij.12342
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polymorphisms of E1 and GIGANTEA in wild populations of Lotus japonicus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakabayashi, T., Oh, H., Kawaguchi, M., Harada, K., Sato, S., Ikeda, H. Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: in press
  • 査読あり
• [学会発表] 全ゲノム配列を使った日本産ミヤコグサの開花時期多様性に関わる遺伝的背景の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林智美，Stig Andersen，佐藤修正，半田佳宏，川口正代司，瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物分類学会第14大会
  • 発表場所: 福島大学
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-08
• [学会発表] Contrasting phylogeographic patterns and demographic history between mainland and Ryukyu Islands populations of wild radish in Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Qingxiang Han, Yuki Mitsui, Hiroyuki Higashi, Hiroaki Setoguchi
  • 学会等名: 日本植物分類学会第14大会
  • 発表場所: 福島大学
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-08
• [学会発表] 国内のミヤコグサの開花期多様性への、開花関連遺伝子E1、FTの発現解析によるアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林智美，山篠貴史，川口正代司，瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物学会第78大会
  • 発表場所: 明治大学(生田)
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [学会発表] Phylogeography of wild radish (Rhaphanus sativus L.) based on cpDNA variation and SSR analyses. (2014)
  • 著者名/発表者名: 韓慶香，瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物学会第78大会
  • 発表場所: 明治大学(生田)
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [学会発表] Differentiation of flowering time of Lotus japonicus wild accession. (2014)
  • 著者名/発表者名: Setoguchi, H., Wakabayashi, T.
  • 学会等名: 植物のフェノーム解析による国際コロキウム
  • 発表場所: トヨタテクノミュージーアム産業技術記念館
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] 日本国内のミヤコグサにおける開花関連遺伝子E1, GIGANTEAの種内多型 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林智美、呉ハナ、川口正代司、原田久也、佐藤修正、池田啓、瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物分類学会第１３回大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 招待講演
• [学会発表] Differentiation of flowering time of Lotus japonicus wild accession. (2014)
  • 著者名/発表者名: Setoguchi, H., Wakabayashi, T.
  • 学会等名: 植物のフェノーム解析による国際コロキウム
  • 発表場所: トヨタテクノミュージーアム産業技術記念館, 豊田市
• [学会発表] 日本国内のミヤコグサにおける開花関連遺伝子E1, GIGANTEAの種内多型 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若林智美、呉ハナ、川口正代司、原田久也、瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 招待講演
• [備考] 京都大学大学院人間・環境学研究科 瀬戸口浩彰研究室
  • URL: http://setolab.h.kyoto-u.ac.jp