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Study on identification of genes associated with heterosis and application for breeding.

Research Project

Project/Area Number 17K15207
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Science in genetics and breeding
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Kitazaki Kazuyoshi  北海道大学, 農学研究院, 助教 (60532463)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsヘテロシス / テンサイ / 遺伝子発現 / 育種 / 雑種強勢 / NGS
Outline of Final Research Achievements

Heterosis, which is phenomenon that progeny of varieties of species exhibit greater various traits than both parents, contributes to produce crops in high yields. However, mechanisms of heterosis remain unclear. This study analyzed expression of heterosis in sugar beet during early growth. Phenotypic investigation showed that almost all traits related to biomass of F1 were higher than those of both parents and cell size likely contribute to increase biomass in tap roots. Relative growth rate is higher in F1 than in parents. As the results of gene expression analysis by RNA-seq in leaf and tap root, no up-regulation of metabolic pathways explained that biomass of F1 more increased. These results suggested that there are many genes related to heterosis in sugar beet during early growth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイブリッド品種は環境ストレスに強く、安定して収量を得られるため、今後さらにニーズは高まるであろう。一方、品種育成には多大な時間と労力を要し、効率化や省力化技術の開発が期待されている。本研究は、その基礎となるヘテロシスの分子機構や発現様式について詳細に調査し、種々の知見を得ることができた。また、バイオマスを一定環境で経時的に評価できる実験系を構築できたことは、今後の研究と発展にとって重要である。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] What Does the Molecular Genetics of Different Types of Restorer-of-Fertility Genes Imply?2020

    • Author(s)
      Kubo Tomohiko、Arakawa Takumi、Honma Yujiro、Kitazaki Kazuyoshi
    • Journal Title

      Plants

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 361-361

    • DOI

      10.3390/plants9030361

    • NAID

      120006812534

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] How did a duplicated gene copy evolve into a restorer-of-fertility gene in a plant? The case of Oma12019

    • Author(s)
      Arakawa Takumi、Sugaya Hajime、Katsuyama Takaya、Honma Yujiro、Matsui Katsunori、Matsuhira Hiroaki、Kuroda Yosuke、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • Journal Title

      Royal Society Open Science

      Volume: 6 Issue: 11 Pages: 190853-190853

    • DOI

      10.1098/rsos.190853

    • NAID

      120006764205

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification and characterization of a semi-dominant restorer-of-fertility 1 allele in sugar beet (Beta vulgaris)2018

    • Author(s)
      Arakawa Takumi、Ue Sachiyo、Sano Chihiro、Matsunaga Muneyuki、Kagami Hiroyo、Yoshida Yu、Kuroda Yosuke、Taguchi Kazunori、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • Journal Title

      Theoretical and Applied Genetics

      Volume: 132 Issue: 1 Pages: 227-240

    • DOI

      10.1007/s00122-018-3211-6

    • NAID

      120006776811

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A fertility-restoring genotype of beet (Beta vulgaris L.) is composed of a weak restorer-of-fertility gene and a modifier gene tightly linked to the Rf1 locus2018

    • Author(s)
      Arakawa Takumi、Uchiyama Daisuke、Ohgami Takashi、Ohgami Ryo、Murata Tomoki、Honma Yujiro、Hamada Hiroyuki、Kuroda Yosuke、Taguchi Kazunori、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 13 Issue: 6 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0198409

    • NAID

      120006471032

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolic Reprogramming in Leaf Lettuce Grown Under Different Light Quality and Intensity Conditions Using Narrow-Band LEDs2018

    • Author(s)
      Kitazaki K, Fukushima A, Nakabayashi R, Okazaki Y, Kobayashi M, Mori T, Nishizawa T, Reyes-Chin-Wo S, Michelmore RW, Saito K, Shoji K, Kusano M
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 7914-7914

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25686-0

    • NAID

      120007134064

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] テンサイ初期生育におけるヘテロシス ( 雑種強勢 ) に関する遺伝子発現解析2019

    • Author(s)
      北崎 一義,大久保 めぐみ,佐藤 宏亮,久保 友彦
    • Organizer
      日本育種学会第136回講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] テンサイ初期生育におけるヘテロシス(雑種強勢)の発現に関与する遺伝子群の探索2019

    • Author(s)
      大久保 めぐみ,佐藤 宏亮,久保 友彦,北崎 一義
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
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  • [Presentation] テンサイ初期生育の遺伝子発現およびゲノム解析によるヘテロシス分子モデルの検証2019

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      大久保 めぐみ,佐藤 宏亮,久保 友彦,北崎 一義
    • Organizer
      日本分子生物学会第42回年会
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  • [Presentation] テンサイ初期生育におけるヘテロシス(雑種強勢)発現機構の検証2019

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      大久保 めぐみ,佐藤 宏亮,久保 友彦,北崎 一義
    • Organizer
      日本育種学会第137回講演会
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  • [Presentation] テンサイ初期生育における ヘテロシスの表現型と遺伝子発現解析2019

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      北崎一義、大久保めぐみ、久保友彦
    • Organizer
      日本育種学会第135回講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイの初期生育にみられるヘテロシス(雑種強勢)の網羅的な表現型解析2018

    • Author(s)
      大久保めぐみ、久保友彦、北崎一義
    • Organizer
      てん菜研究会(第16回技術研究発表会)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 網羅的表現型解析によって見出されたテンサイ初期生育のヘテロシス発現に関する形態的特徴2018

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      大久保めぐみ、久保友彦、北崎一義
    • Organizer
      日本育種学会第134回講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイ初期生育におけるヘテロシスの分子機構解明に向けたゲノム配列比較解析2018

    • Author(s)
      北崎一義、大久保めぐみ、久保友彦
    • Organizer
      日本育種学会第134回講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヘテロシス(雑種強勢)のオミクス解析に向けたテンサイの初期生育における表現型解析とゲノム比較2018

    • Author(s)
      北崎一義、大久保めぐみ、久保友彦
    • Organizer
      第36回 日本植物細胞分子生物学会(金沢)大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイの生育初期で発現するヘテロシスの表現型解析および親系統間のゲノム配列比較2018

    • Author(s)
      大久保めぐみ、久保友彦、北崎一義
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイ初期生育において発現するヘテロシス(雑種強勢)の形態的特徴2018

    • Author(s)
      大久保めぐみ、久保友彦、北崎一義
    • Organizer
      日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 年次講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ミトコンドリアDNA相同配列を保持するテンサイ新規DNA分子の特徴付け2018

    • Author(s)
      北崎一義、田添沙織、村田智己、伊藤栞奈、大久保めぐみ、栗野里香、久保友彦
    • Organizer
      日本育種学会第133回講演会
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  • [Presentation] テンサイミトコンドリアに存在する低化学量比DNA分子の同定2017

    • Author(s)
      田添沙織、村田智己、大久保めぐみ、久保友彦、北﨑一義
    • Organizer
      てん菜研究会第15回技術研究発表会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイの低化学量比ミトコンドリアDNA分子の同定と特徴づけ2017

    • Author(s)
      田添沙織、村田智己、大久保めぐみ、久保友彦、北崎一義
    • Organizer
      日本育種学会第132回講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイに低化学量比で存在する新規DNA分子の同定2017

    • Author(s)
      田添沙織、村田智己、大久保めぐみ、栗野里香、久保友彦、北﨑一義
    • Organizer
      北海道談話会・平成29年度年次講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] テンサイ(Beta vulgaris L.)で同定された新規ミトコンドリアDNA分子の特徴と分布2017

    • Author(s)
      北崎一義、田添沙織、村田智己、大久保めぐみ、栗野里香、久保友彦
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
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      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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