自殖と他殖を規定する胚乳のエピゲノム制御

Planned Research

Project Area	Genomic dynamics underlying the plastic hermaphroditism in plants: the basis of exploratory reproductive adaptations.
Project/Area Number	22H05175
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (III)
Research Institution	Yokohama City University
Principal Investigator	木下哲横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (60342630)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	遠藤真咲国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (40546371)
Project Period (FY)	2022-06-16 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥103,350,000 (Direct Cost: ¥79,500,000、Indirect Cost: ¥23,850,000) Fiscal Year 2024: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000) Fiscal Year 2023: ¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000) Fiscal Year 2022: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Keywords	イネ / 胚乳 / エピゲノム制御 / エピゲノム / インプリント遺伝子 / 両性花 / エピゲノミクス / ゲノムインプリンティング / 種間交雑
Outline of Research at the Start	育種や園芸の分野において種間雑種を得ることは重要である。そのため様々な方法論が試みられてきている。そのうちの一つには、異種間交雑で種子形成不全を起こす組み合わせの片方の親の倍数性を操作し種の障壁を打破する方法が長年経験的に使われてきている。本研究では、その分子機構にインプリント遺伝子が関与しているという作業仮説を検証する。
Outline of Annual Research Achievements	植物の胚乳では、自殖を優先する仕組みに加え、時には柔軟に他殖を許容しゲノムの多様性を増大させる仕組みが存在する。これまでに、生殖的隔離を示すイネ属の異種間交雑において、片親のゲノム倍加によりゲノムバランスを復帰させ、発芽可能な種子を得ることに成功している。予備的な検証により、通常遺伝子はこの仕組みに殆ど寄与しておらず、インプリント遺伝子の発現変動がオス・メスのゲノムバランスを決定していることが判明している。本研究では、胚乳におけるオス・メスの対立遺伝子の発現とエピゲノム情報を解析することで、ゲノムバランスの分子実態解明を目的としている。ゲノムバランスの分子実態を担いうる複数の候補遺伝子の高次ゲノム編集、さらには1細胞オミクス・エピゲノム解析によりそのネットワーク解析を進め、領域が目指す自殖と他殖を可塑的に切り替える「両性花システム」の理解に寄与する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 現在までのところでは、計画どおりに研究を進められている。
Strategy for Future Research Activity	今年度までにインプリント遺伝子の網羅的な同定に関して時系列を加味した解析を行っており、これに空間的な解析も加える。イネ胚乳のインプリント遺伝子の時系列的解析により、調べた全てのステージでインプリントされている持続的インプリント遺伝子と、時期特異的にインプリンティングが見られる時期特異的インプリント遺伝子の2つのタイプに分けられることが明らかとなっている。さらには、両者のエピゲノム状態が異なることも見いだしている。本年度は更なる解析とともに、シングルセル解析によりより制度の高いインプリント遺伝子制御機構の解明をめざす。