無花粉変異体の解析による超日持ち性ガーベラの作出

Research Project

Project/Area Number	22K05628
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 39030:Horticultural science-related
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	富永晃好静岡大学, 農学部, 助教 (50776490)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	磯部祥子公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 室長 (20343973) 中塚貴司静岡大学, 農学部, 教授 (60435576)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	ガーベラ / 突然変異 / 日持ち / 無花粉 / 全ゲノム解析 / トランスクリプトーム解析 / ゲノム解析
Outline of Research at the Start	ガーベラは、静岡県を特産とする日本の代表的な花卉である。花色や花形が豊富であるが、切り花として観賞価値を維持する「日持ち性」の改善が求められている。研究代表者らは先行研究においてイオンビーム照射による無花粉のガーベラ突然変異体を得ており、この変異体は「日持ち性」の大幅な向上が見られた。突然変異によってガーベラの日持ち性が改善された事例はない。そこで、無花粉変異体の原因遺伝子とメカニズムを同定できれば、既存品種の形質を変えずに日持ち性を付与することができるのではないかと考えた。そこで本研究では、ガーベラの無花粉変異体を解析し、元品種の形質を損なわない超日持ち性ガーベラを作出することを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	ガーベラはキク科ガーベラ属の多年生植物であり、花色や花形が豊富で世界的に人気の高い花卉である。ガーベラは日本においても代表的な花卉であり、特に静岡県はガーベラの全国出荷量の約40％のシェアを有する全国一の産地である。我々は世界で初めてイオンビーム照射によるガーベラの突然変異体作出技術を確立しており、得られた無花粉変異体は「日持ち性」の大幅な向上が見られた。一方で、この変異体は花が小さい、花弁変形、収量低下などの負の変異も併発しており、育種材料としては不適であった。しかしながら、無花粉変異体の原因遺伝子とメカニズムを同定できれば、既存品種の形質を変えずに日持ち性を付与することができるのではないかと考えた。ヒマワリ等の他の花卉においては、無花粉の形質は日持ち性向上につながり、花粉へのカビの発生と花粉飛散による汚れもないことから商業的価値が高く、様々な花卉で実用品種として流通している。そこで本研究では、無花粉変異体の表現型解析と分子メカニズム解析を実施することで、元品種の形質を損なわない超日持ち性ガーベラを作出することを目的とする。当該年度においては、「先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム（第2期先進ゲノム支援）」に採択していただき、ガーベラの参照ゲノムの整備を実施した。野生型ゲノムのGenome Scopeによる解析の結果、ゲノムサイズは約2.4Gbpと推定され、公開されているDBの1C=2.5 Gb (https://cvalues.science.kew.org/)と同様であることが確認された。また、RNAseqによる網羅的な発現解析を実施し、変異体特異的な遺伝子発現メカニズムを分析中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当該年度の研究では、当初の計画に加え、「先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム（第2期先進ゲノム支援）」に採択していただき、Hi-CリードとHifiリードを用いたより高精度なガーベラ参照ゲノム配列の整備と原因遺伝子の探索を進行中である。また、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析も完了し、分子メカニズム解析も順調に進行中である。
Strategy for Future Research Activity	ガーベラが属するキク科植物は、キクタニギク、レタスおよびヒマワリなどの全ゲノム解読が報告されているが、キク科植物はゲノム構造が複雑な傾向にあり、染色体構造レベルまで整備されたキク科のゲノムデータベースはない。今後は、引き続きガーベラの参照ゲノム配列の整備を進め、その後、全ゲノム解析による無花粉ガーベラ変異体の原因候補遺伝子の同定・機能解析を行う計画である。原因遺伝子のマッピングについては、現在戻し交雑集団と自殖集団を作成中であり、野生型形質と変異型形質のバルク間で異なるゲノム領域を絞り込む予定である。