A challenge to modify the vernalization requirement of root and leaf vegetables of Brassica

• Project/Area Number: 20K21313
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Fujimoto Ryo 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60620375)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長部 謙二 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60751352)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: アブラナ科 / 春化 / 晩抽性 / エピジェネティクス

Outline of Research at the Start

アブラナ科葉根菜では、花を咲かせる為には一定期間の低温にさらされる必要がある。これらの野菜は、花芽を形成しとう立ちすると、商品価値が損なわれるため、低温要求性の大きい系統が望まれる。しかし一方で、品種育成過程においては、低温要求性は大きくなりすぎると育種の効率を妨げるといったジレンマが生じる。本研究では、ヒストンメチル化酵素の阻害剤とエピゲノム編集により本ジレンマを解消することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

This study aims to artificially control the low-temperature requirement of Brassica vegetables. In this study, we found four extremely late-bolting lines, one of which had an insertion in the first intron of the BrFLC2 or BrFLC3 gene. These inserted regions were highly DNA methylated. We suggest that DNA methylation in the inserted regions of these two genes are the possible cause of the decreased cold response. We also constructed a vector for epigenome editing using Arabidopsis thaliana to modify histone modifications at the FLC locus.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アブラナ科野菜において、低温要求性は品種開発において重要な形質である。栽培中には、低温により、とう立ちが起こると商品価値が損なわれるため、高い低温要求性を示す品種開発が求められている。しかし一方で、低温要求性を大きくすれば、花を咲かせるのに時間がかかり、品種開発の効率が悪くなる。本研究成果は低温要求性を人為的に改変することで、品種開発を効率的に行う技術開発へと発展する可能性が期待されることから、社会的な意義がある。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CSIRO(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] CSIRO(オーストラリア)
• [Journal Article] Transcriptional Association between mRNAs and Their Paired Natural Antisense Transcripts Following Fusarium oxysporum Inoculation in Brassica rapa L. (2021)
  • Author(s): Mst. Arjina Akter, Hasan Mehraj, Naomi Miyaji, Satoshi Takahashi, Takeshi Takasaki-Yasuda, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis, Ryo Fujimoto, Kenji Osabe
  • Journal Title: Horticulturae Volume: 8 Issue: 1 Pages: 17-17
  • DOI: 10.3390/horticulturae8010017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genome-wide analysis of long noncoding RNAs, 24-nt siRNAs, DNA methylation and H3K27me3 marks in Brassica rapa (2021)
  • Author(s): Mehraj H, Shea DJ, Takahashi S, Miyaji N, Akter A, Seki M, Dennis ES, Fujimoto R, Osabe K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 16 Issue: 3 Pages: e0242530-e0242530
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0242530
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genome Triplication Leads to Transcriptional Divergence of FLOWERING LOCUS C Genes During Vernalization in the Genus Brassica (2021)
  • Author(s): Akter A, Itabashi E, Kakizaki T, Okazaki K, Dennis ES, Fujimoto R.
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 11 Pages: 619417-619417
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.619417
  • NAID: 120006975756
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Brassica rapaにおける極晩抽性系統の春化特性評価 (2022)
  • Author(s): Akter Ayasha, 藤本龍
  • Organizer: 日本育種学会第141回講演会