| Project/Area Number |
21KK0269
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 39030:Horticultural science-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西山 総一郎 京都大学, 農学研究科, 助教 (50827566)
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| Project Period (FY) |
2022 – 2024
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
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| Keywords | 果樹 / 育種 / 倍数性 / 機械学習 / ゲノム / カキ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、倍数性ゲノミクス／植物フェノミクス／カキ属遺伝資源の分野でユニークな取り組みを行っている3名の研究者と協力して行うカキ (柿) のゲノム・果実生理・育種に関する国際共同研究である。カキは倍数性を示し、育種に様々な障壁がある。本研究では、世界的にみても多様な日本の栽培ガキと、その二倍体近縁種を主な対象に、基課題で得た重要育種形質の遺伝情報を踏まえてゲノミクス・フェノミクス研究に発展させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は倍数性ゲノミクス／植物フェノミクス／カキ属遺伝資源の分野でユニークな取り組みを行っている3名の研究者と協力して行うカキ (柿) のゲノム・果実生理・育種に関する国際共同研究である。この枠組みの中で、研究代表者は2022年9月からアメリカのカリフォルニア大学デービス校に滞在している。本年度は主に以下の3点の成果を得た。
1. 工業用3Dスキャナーを用いることで、カキ果実の高精度モデリングが可能であることを確認した。京都大学所有の遺伝資源を用い、カキ51品種から生育期間を通して合計2380の果実3Dモデルを得た。カキ果実における溝、座等の複雑形状を計測する手法を確立し、トランスクリプトーム解析も適用して複雑形状の決定メカニズムを解析した。その結果、溝形状の多様性を規定する鍵因子の候補としてYABBYのホモログを同定した。
2. Pacbioを用いて六倍体カキの全ゲノムシーケンスを得た。ハプロタイプレベルのアセンブルを目指したが、当初のアセンブルでは6つのゲノムのうち5つしか正確にアセンブルできなかった。得られた配列を用いて甘渋性決定領域の多様性解析を行った。
3. 樹体の形状計測手法の開発に着手した。アメリカのワイン用ブドウ圃場をモデルとして用い、位置情報と関連付けられた大規模な画像データを取得した。また実際の圃場において、栄養生長情報を含むデータを座標ラベル付きで取得した。形状計測を可能とする新たな機械学習アーキテクチャの開発を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カキ果実における複雑形状の計測方法を確立し、遺伝資源を用いた多様性解析を完了した。また、アメリカへの滞在開始後、共同研究者の協力によりブドウ圃場での実験が可能になり、当初想定よりもはるかに高品質で大規模なデータが得られた。これらは将来的にカキにも適用可能な、汎用性の高い樹体計測手法の開発に用いることができる。ゲノミクスについてはやや難航しているが、トランスクリプトームデータを追加で得ることを計画しており、これを用いて倍数体カキゲノムの理解に繋げたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの取り組みで、倍数性栽培カキの果実における複雑形状の計測と、多様性を制御する有力候補遺伝子を同定した。今後はこの候補遺伝子の機能解析を進めるとともに、果実生長を経時的にモニタリングできる手法の開発を進める。ゲノミクスについては、アセンブルのパラメータを見直し、精度の向上を図るとともに、新たにIso-seqによるトランスクリプトームデータを取得してカキゲノムの理解に繋げる。さらに、滞在先の共同研究者との協力のもと、引き続き樹体計測手法の開発に取り組み、これを完成させる。
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