コナラ属における開芽・展葉制御とその種間・集団間変異の遺伝基盤の解明

Research Project

Project/Area Number	22K05756
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	Japan International Research Center for Agricultural Sciences
Principal Investigator	小林正樹国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 林業領域, 主任研究員 (50768067)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宮崎祐子岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (20443583)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2025: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	コナラ / 展葉 / 開芽 / 休眠 / ゲノム / 集団遺伝 / 網羅的遺伝子発現解析 / 温度依存的成長 / コナラ属 / 成長制御 / 温暖化
Outline of Research at the Start	樹木の開芽・展葉時期は、個体の生存と成長、種の分布、気候変動などとの関連から、重要な研究対象となっている。近年モデル樹木のポプラを中心に温帯樹木の春の開芽・展葉を制御する遺伝基盤の理解に大きな進展があった一方で、温帯樹木の夏以降の開芽・展葉や、熱帯樹木の開芽・展葉については、不明な点が多い。本研究では、これらの異なる開芽・展葉に関する共通点と相違点を、分布域が広範なコナラ属を材料に用い、温度操作実験や遺伝子発現解析を組み合わせることで、遺伝子レベルで明らかにする。これらの研究成果は、気候変動による樹木の開芽・展葉時期の変化や分布域の変化などを正確に予測するための基礎となると期待される。
Outline of Annual Research Achievements	樹木の開芽・展葉時期は、個体の生存と成長、種の分布、気候変動などとの関連から、重要な研究対象である。近年モデル樹木のポプラを中心に、春の開芽・展葉を制御する遺伝基盤の理解に大きな進展があった。一方で、樹木の中には春の展葉後に芽を形成し、夏に再び開芽・展葉（二次展葉）を行う種が多く存在するが、そのような二次展葉がどのようにして起こるのかについては不明な点が多い。そこで本研究では、春や夏といった季節の違いによらず休眠した芽が展葉する際に共通して働く制御機構が存在するのか、もしも存在するのであればどのような遺伝子がその制御に関与しているのかとの問いを立て、二次展葉を示すコナラを材料として研究に着手した。申請者らは、全国（北海道、岩手、岡山、蒜山、福岡）から集めたコナラの種子を岡山大学圃場で栽培し、コナラの各集団ごとに展葉時期や展葉回数に違いが存在するかを確かめるため、昨年度より実生の観察を継続し、2年目のデータを取得した。その結果、昨年度同様、集団ごとに展葉時期および展葉回数が異なることが確認され、さらに展葉の回数の多い集団、少ない集団は両年で共通していることがわかった。これらの観察に用いたコナラ実生は、全て同一条件下で栽培されたものであること、さらに展葉回数の頻度の集団間の違いは年により変化しないことから、観察された展葉時期や展葉回数の違いは、遺伝的な違いにより生じている可能性が考えられた。そこで昨年度より、コナラ実生の展葉時期や展葉回数を制御する遺伝変異を明らかにするために、Pool-seq法により集団ごとのゲノム配列を取得し、集団間で大きく異なるゲノム領域の推定する解析を開始していたが、本年度は全集団のゲノム配列をPool-seq法により取得することにより、展葉回数の多い集団と少ない集団で異なるゲノム領域を解析を通して特定した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 予算額の減額により当初予定していた方法とは異なる方法を利用することとなったが、当初の予定通りコナラ実生の展葉時期や展葉回数を制御するゲノム領域を特定できており、概ね順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	これまでに解析してきた集団とは異なるコナラ集団を用いて展葉時期や展葉回数を調べるとともに、その集団についてもPool-seq法によりゲノム配列を取得し、これまでの結果と矛盾しない結果が得られるかどうかを確認する。また、これまでに得られている結果を論文としてまとめる作業を行う。