The genetic basis of DNA methylation in rice
Project/Area Number |
20K22671
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Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
0703:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
佐々木 江理子 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20626402)
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Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 野生イネ / DNAメチル化 / 栽培化 / イネ / トランスポゾン / ゲノム進化 / 栽培化プロセス / 遺伝的基盤 |
Outline of Research at the Start |
トランスポゾンは自己複製や転移によって宿主ゲノムに有害変異や多様性を与えるが、一方で宿主となる生物はトランスポゾンの活性をコントロールするDNAサイトシンのメチル化修飾(DNAメチル化)というゲノム防御システムを発達させてきた。このDNAメチル化は個体間に量的なバリエーションを持つため、量依存的にトランスポゾンの転移を調節し環境適応に関わっているという仮説が長く議論されている。本研究では、DNAメチル化に大きな多様性を持つイネの栽培、野生集団に注目し、量的遺伝学のアプローチを用いて、DNAメチル化の量的違いがトランスポゾンの転移に与える効果と進化プロセスを明らかにする。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、モデル植物イネにおいて、トランスポゾンの活性を調節するゲノム防御システムであるDNAメチル化形質がどのように栽培化に関与したのかという問いに答えるため、イネ野生系統、栽培系統についてDNAメチル化表現型の定量と集団間の比較を行なった。長い栽培化の歴史を持つイネには、遺伝的な多様性に富む共通の祖先野生集団 Oryza rufipogonから派生したジャポニカとインディカという2つの大規模な栽培 集団が存在し、ジャポニカとインディカ間では平均DNAメチル化量に約1.6倍という大きな違いがある他、トランスポゾンの転写活性が異なる事が報告されている(Li et al. 2012, BMC Genomics)。 2020年度に実施した、栽培系統および野生系統を含む24系統のDNAメチル化シークエンスの結果からは、DNAメチル化の種内のバリエーションが自生(栽培)地の環境よりも集団構造を強く反映していることが示唆された。そこで2021年度は、イネ系統間のメチル化量を決定する原因遺伝子座を決定するため、ジャポニカ、インディカおよびこれらの野生系統を含む96系統のイネ実生を対象にゲノムワイドDNAメチル化シークエンスを行い、詳細なデータの取得を行なった。 栽培系統に比べ、野生系統は全般的に高いDNAメチル化レベルを示すという傾向を示す一方で、従来の報告に比べてメチル化のゲノム平均レベルがいずれも低く、組織あるいは生育ステージによる違いが示唆された。さらにイネDNAメチル化変異体のデータを利用して、メチル化のターゲットとなるトランスポゾンを特定し、各系統におけるトランスポゾンのメチル化レベルの評価を行なった。今後は、これらのリソースと量的遺伝学的なアプローチで原因遺伝子座の探索を実施する予定である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナの影響を受け実験環境の立ち上げが遅れたため、大規模なイネ野生集団を用いたゲノムワイド関連解析の計画が遅延した。
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Strategy for Future Research Activity |
共同研究機関が収集を進めている野生イネ集団の高精度ゲノム情報の利用が可能になったことから、これらのデータを用いてゲノムワイド関連解析を実施し、原因遺伝子座の特定を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)