シカがもたらす葉サイズの進化と可塑性の変化ー葉サイズ制御の分子機構の解明
| Project/Area Number |
19K06805
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka City University (2020-2021)
The University of Tokyo (2019) |
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Principal Investigator |
石川 直子 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特任講師 (20771322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪口 翔太 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (50726809)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 環境応答 / 可塑性 / オオバコ / 集団ゲノム解析 / 環境ストレス / 適応 / 葉 / 進化 / 葉サイズ / 遺伝子発現 / シカ |
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| Outline of Research at the Start |
オオバコは東アジアに広く分布する多年生草本であり、半日陰の登山道や裸地に生育している。このうち国内の屋久島や広島県（宮島）などの島嶼や関西地方の神社・仏閣では、花序が短く葉が小さい「矮化オオバコ」が見られる。先行研究により、矮化オオバコは地理的に離れた場所で平行進化したことが示されており、シカの生育密度が高い地域でシカの採食を回避できる小型個体が自然選択されたと考えられている。本研究では、シカの生育密度が高い地域で進化した矮化オオバコの小さな葉に注目し、葉サイズの進化とそれに伴う表現型の可塑性の変化に関わる分子機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境応答性（可塑性）の制御には、多数の遺伝子ネットワークが連携して働き、特にネットワーク同士をつなぐ場所に位置する「ハブ遺伝子」の機能が重要とされる。しかし野生植物において、実際に「ハブ遺伝子」の機能変化が環境応答性の進化関わるか否かについての検証は進んでいない。
国内にはシカの生育密度が極端に高い場所があり（奈良公園・宮島・屋久島ほか）、それらの場所では様々な植物種における矮化形質の進化が見られる。オオバコ科オオバコでは、複数の生育地において共通に矮化現象が見られること、さらに矮化型と一般の場所に生育する普通型の間に、葉サイズ・葉柄の角度・開花期の制御に明瞭な遺伝的分化が見られることが分かっている。本研究では、オオバコの普通型と矮化型をもちいた集団ゲノム解析を行うことで、葉サイズおよび葉柄の角度・開花期の進化に関わる遺伝多型を特定し、それが遺伝子ネットワークの「ハブ遺伝子」の機能変化によるかを検討する。
令和４年度には、それまでに進めてきた下記３つの解析を引き続き行なったが、未だ候補遺伝子座の絞り込みに至っていない。１）普通型オオバコの全ゲノム配列決定。２）奈良公園で選択を受けた遺伝子座を同定するための、普通型および奈良公園の矮化型オオバコのPool-seq解析。３）葉のサイズおよび葉柄の角度・開花期の制御に関わる遺伝子座をそれぞれ同定するため、普通型と奈良公園の矮化型オオバコの人工交配より得られたF2集団を用いたQTL-seq解析。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
オオバコの普通型と矮化型に見られる葉サイズ・葉柄の角度・開花期の違いに関わる遺伝多型を特定するための解析を継続中であるが、未だ有力な候補遺伝子領域の絞り込みに至っていないため、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和５年度は、これまでに引き続き、葉サイズおよび葉柄の角度・開花期の進化に関わる遺伝多型の特定するための解析を行う。まず普通型オオバコの全ゲノム配列のアセンブルの質を上げるため、2023年に別グループから発表されたオオバコ科オオバコ属Plantago ovata（２倍体）の核全ゲノム配列の情報を利用して”reference based assemble”を行う。これにより集団ゲノム解析（Pool-seq解析およびQTL-seq解析）において、より正確な結果が得られることが期待される。また集団ゲノム解析の結果を補足するために、RNA-seq解析により矮化型と普通型の遺伝子転写産物の発現レベルの相違を明らかにする。
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Report
(4 results)
Research Products
(8 results)
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[Presentation] Genetic pollution and putative historical introgression in Plantago hakusanensis (Plantaginaceae) via hybridizations with P. asiatica var. densiuscula.2021
Author(s)
Naoko Ishikawa, Takashi Shikata, Yuichiro Nakayama, Shota Sakaguchi, Chikako Hasekura, Alexey Shipunov, Shun K. Hirota, Ayumi Matsuo, Yoshihisa Suyama, Hirokazu Tsukaya, Hiroshi Ikeda, Motomi Ito
Organizer
The 9th East Asian Plant Diversity and Conservation
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[Presentation] ハクサンオオバコとオオバコの系統関係および遺伝的交流について2021
Author(s)
石川直子, 四方貴士, 中山 祐一郎, 阪口翔太, 支倉千賀子, Shipunov Alexey, 塚谷裕一, 廣田 峻, 松尾歩, 陶山佳久, 池田博, 伊藤元己
Organizer
日本植物学会第86回大会
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