ゲノム情報利用による根機能を制御する有用遺伝子の単離と分子育種

• Project/Area Number: 16J08722
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2017-2018); The University of Tokyo (2016)
• Principal Investigator: 矢野 憲司 国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 特別研究員(SPD) (30791040)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: GWAS / イネ / 根系 / ゲノムワイド関連解析 / 遺伝子単離 / イネ根系形質 / 画像解析

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題は、ゲノムワイドアソシエーション解析（GWAS）を用いて根の形態に関わる遺伝子を同定し、「根の形態と植物の栄養吸収・転流の関係性」を解明することを目指したものである。
一昨年度までに、根系を迅速に数値化する画像解析技術を確立し、根の長さや数などの複数の形質データを取得することに成功していた。そこで本年度は、得られた複数の形質データを用いて主成分分析を行い、得られた主成分得点に基づきGWASを行った。過去の研究から、複雑形質を用いた主成分分析は、イネの複雑形質に関わる遺伝的要因の要約を可能にするとともに、GWASとの統合は、原因遺伝子の同定に有効であることが確認されている。そこで、複数の要素により構成される根系にも同手法を応用した結果、有力な候補遺伝子を同定することに成功した。さらに、候補遺伝子について形質転換体を作成することで、候補遺伝子の根系に対する効果を検証した。いくつかの候補遺伝子に関して形質転換体を作成した所、１つの候補遺伝子の形質転換体でコントロール系統に比べ、長い根が観察された。この結果より、本遺伝子がGWA解析で検出されたシグナルの原因遺伝子であると考えられた。さらに、イオノーム解析により、本解析遺伝子が植物組織内における特定の元素含量の制御にも関わっていることが明らかになった。今後、この遺伝子をより詳細に解析することで、本研究の当初の目的である「根の形態と植物の栄養吸収・転流の関係性」を解明する手がかりになると考えられる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Time-Course Transcriptomics Analysis Reveals Key Responses of Submerged Deepwater Rice to Flooding (2018)
  • Author(s): Minami Anzu、Yano Kenji、Gamuyao Rico、Nagai Keisuke et. al.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 176 Issue: 4 Pages: 3081-3102
  • DOI: 10.1104/pp.17.00858
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Screening Arabidopsis thaliana mutants for low sensitivity to manganese identifies novel alleles of NRAMP1 and PGSIP6 (2018)
  • Author(s): Bian Bian、Kageshima Sae、Yano Kenji、Fujiwara Toru、Kamiya Takehiro
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany Volume: 69 Issue: 7 Pages: 1795-1803
  • DOI: 10.1093/jxb/ery018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide association study using whole-genome sequencing rapidly identifies novel genes associated with agronomic traits in rice. (2016)
  • Author(s): Yano, K., E. Yamamoto, K. Aya, H. Takeuchi, P.-C. Lo, L. Hu, M. Yamasaki, S. Yoshida, K. Hirano, H. Kitano and M. Matsuoka
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 48 Issue: 8 Pages: 927-934
  • DOI: 10.1038/ng.3596
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 主成分分析を用いたイネ草型に関するGWA解析 (2019)
  • Author(s): 矢野 憲司、平野 恒、吉田 晋弥、北野 英己、田宮 元、松岡 信
  • Organizer: 日本育種学会第135回講演会
• [Presentation] A genome-wide association study identifies novel loci associated with rice panicle structure (2018)
  • Author(s): Yano Kenji, Yoshida Shinya, Tamiya Gen, Hirano Ko, Kitano Hidemi, Matsuoka Makoto
  • Organizer: 16th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genetic Signatures of Cold Adaptation in Rice (2018)
  • Author(s): Kenji Yano, Hirano Ko, Kitano Hidemi, Makoto Matsuoka
  • Organizer: イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2018
• [Presentation] パブリックデータ利活用による研究の迅速化 (2018)
  • Author(s): 矢野憲司
  • Organizer: 第４回中手の会
• [Presentation] イネGWASで検出されたシグナルの検証には反復試験が重要 (2018)
  • Author(s): 矢野 憲司、平野 恒、北野 英己、田宮 元、松岡 信
  • Organizer: 日本育種学会
• [Presentation] 文献情報を用いたGWA解析 (2018)
  • Author(s): 塩田 将平、 平野 恒、 矢野 憲司、 小竹 敬久、 吉田 晋弥、 北野 英己、 松岡 信
  • Organizer: 日本育種学会
• [Presentation] GWA解析を用いたイネカルスの再分化率に関与する候補遺伝子の同定. (2017)
  • Author(s): 矢野 憲司、西村 明日香、纐纈 永里子、平野 恒、北野 英己、松岡 信
  • Organizer: 日本育種学会第131回講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知県 名古屋市)
• [Presentation] Genome-wide association study using whole-genome sequencing rapidly identifies new genes influencing agronomic traits in rice. (2017)
  • Author(s): Kenji Yano
  • Organizer: Plant and animal genome conferance.
  • Place of Presentation: San Diego (The United States of America)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Genome-wide association studies of agronomic traits in Japanese japonica rice. (2016)
  • Author(s): Kenji Yano, Makoto Matsuoka
  • Organizer: Workshop of Genetic Basis and Breeding Application on High-yield Superior Quality Rice.
  • Place of Presentation: Hangzhou (China)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] Plant macro-nutrient use efficiency: molecular and genomic perspectives in crop plants: chapter 18 Introduction to GWAS and MutMap for Identification of Genes/QTL Using Next-Generation Sequencing (2017)
  • Author(s): Kenji Yano, Yoshihiro Ohmori, Toru Fujiwara
  • Total Pages: 9
  • Publisher: Elsevier
• [Remarks] ゲノムワイド関連解析を用いたイネにおける農業形質にかかわる新規の遺伝子の同定
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/12735