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Chromosome elimination in subspecies distance cross in grass species: analysis in centromere diversity

Research Project

Project/Area Number 22K05572
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

石井 孝佳  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80823880)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords遠縁交雑 / 未熟胚 / 交雑障壁 / 染色体脱落 / トウジンビエ / エンバク / ムギ類
Outline of Research at the Start

様々な環境に対応した作物を創りだすことは、非常に重要である。植物育種では、様々な変異を持つ親を交配し両親よりも優れた子供を作り出す方法がある。一般的に、種を超えての交配は様々な形質を持つ子供を作る事ができ、魅力的な方法である。しかし、遠縁の種を交配に用いた場合、雑種初期胚から片親の染色体が選択的に排除される、染色体脱落現象が報告されている。このため、育種に利用可能な変異は非常に限られている。
本研究では、雌親にパンコムギとエンバクを使用し、花粉親に、10種のPennisetum属植物を用いた際に発生する染色体脱落を引き起こす因子の特定にある。

Outline of Annual Research Achievements

イネ科においては亜科間レベルでの遠縁交雑が可能な場合がある。しかし、雑種初期胚から片親の染色体が選択的に排除される染色体脱落現象が報告されている。申請者は、過去の研究において、イネ科イチゴツナギ亜科のパンコムギおよびエンバクに、イネ科キビ亜科のパールミレットを交雑して、エンバクを雌親に用いた場合には、パールミレットの動原体がエンバクの動原体特異的ヒストンH3(CENH3)を自身のCENH3のように動原体に取り込み、脱落から免れることを明らかにした。本申請では、雌親にパンコムギとエンバクを使用し、花粉親に、イネ科キビ亜科に属する10種のPennisetum属植物を用いた際に起こる様々な染色体脱落の違いを生み出す動原体の違いを特定する。初年度は、Pennisetum属の鳥取における簡易栽培方法の開発に成功し、省力によるPennisetum属の室内栽培を可能
にした。この基盤的栽培技術により、植物材料の簡易な維持が可能になり、研究のスピードが加速する事が予想される。また、初年度は染色体脱落レベルの異なるPennisetum属の長鎖DNAを抽出し、パックバイオのHiFiリードを用いてロングリードを獲得した。さらに、イルミナによるRNA-Seq、ナノポアによるRNA-Seq情報なども取得しており、これら新規に獲得したゲノム関連情報は非常に有益である。Pennisetum属の近縁野生種のゲノム情報は無く、染色体脱落における貴重な基盤情報となった。2年目にはNGS配列を基にゲノムの構築を行い、現在4種に関して、不完全ではあるがゲノム配列の構築が終了した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

野生種からの長鎖DNA抽出が想定に反して上手く行き、パックバイオで非常に長いリード長を記録することが出来た。基盤情報の整備が上手く行くことが予想される。

Strategy for Future Research Activity

1年目、2年目の超ロングリードの取得により、4種のPennisetum属のゲノム情報の基盤は出来た。2年目以降はゲノム情報の更なる充実を行う。パックバイオによるロングリードシークエンスとHi-Cを組み合わせたゲノムアセンブルを試みているが。これら4種に関して、ゲノムの制度を上げていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (3 results)

  • [Int'l Joint Research] スーダン農業研究機構(ARC)(スーダン)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 国際半乾燥熱帯作物研究所(ICRISAT)(インド)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Understanding chromosome elimination in hybrid embryo cells for innovations in plant breeding2022

    • Author(s)
      Ishii Takayoshi
    • Journal Title

      Breeding Research

      Volume: 24 Issue: 2 Pages: 202-205

    • DOI

      10.1270/jsbbr.22J11

    • ISSN
      1344-7629, 1348-1290
    • Year and Date
      2022-12-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 人類 100 億人時代到来~作物の細胞を改良して切り拓く未来2023

    • Author(s)
      石井孝佳
    • Organizer
      日本農学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] チカラシバ属種間雑種の作出に向けた迅速栽培法の確立2023

    • Author(s)
      寺田晃盛, 佐久間俊, 石井孝佳
    • Organizer
      日本育種学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Chromosome elimination during hybrid embryogenesis of Poaceae: wheat/oat × Pennisetum wide hybridization2023

    • Author(s)
      Takayoshi Ishii
    • Organizer
      Plant Chromosome Biology Cytogenetics meeting
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 人類100億人時代到来~作物の細胞を改良して切り拓く未来~2024

    • Author(s)
      石井孝佳
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      農業および園芸
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] イネコムギとトウモロコシコムギ:三大穀物間における遺伝資源の相互利用2023

    • Author(s)
      テティ マリエンティ , 恩田伸乃佳 , 樽谷英賢 , 石井孝佳 , 岡本龍史
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      月間バイオインダストリー
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] ゲノム編集の最新技術と医薬品・遺伝子治療・農業・水畜産物・有用物質生産への活用2023

    • Author(s)
      テティ マリエンティ , 恩田伸乃佳 , 樽谷英賢 , 石井孝佳 , 岡本龍史
    • Total Pages
      605
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861049781
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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