Analysis for the pollen number controlling pathway in wheat
| Project/Area Number |
22K19172
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角井 宏行 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60783199)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 花粉数 / 葯長 / 花粉サイズ / コムギ / NAM集団 / QTL解析 / 花粉 / コアコレクション / ゲノムワイド関連解析 / 生殖 / セルカウンター |
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| Outline of Research at the Start |
“花粉数”は植物にとって、次世代に残せる子孫の数に直結する重要形質であるとともに、農学分野においても効率的な種子・作物生産に欠かせない重要な形質である。本研究では、世界三大穀物であるコムギ、特に4倍体コムギを対象に研究を行い、作物から初めて花粉数を制御する遺伝子を同定することを目的とする。4倍体コムギは野生種・在来種・栽培種が存在し、花粉数に多様性があると考えられる。そこでこれら４倍体コムギコアコレクションを用いて花粉数の計測およびGWAS、遺伝子機能証明実験により花粉数を制御する遺伝子の探索および同定を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
第二年度であるR5年度は、NBRPコムギ・京都大学育種学研究室が育成したNAM集団1060系統およびその親の24系統の葯長・花粉数・花粉サイズを計測した。計測方法として、第一にコムギの穂から開葯直前の葯を採取し実体顕微鏡で写真撮影を行い、画像解析によって葯長を計算した。続いて、採取した葯をtween-20を含む液体中で切断し花粉を液体中に放出させた。この花粉液をカラムによって洗浄したのち、セルカウンターで花粉数および花粉サイズを計測した。この計測は京都大学および共同研究先であるチューリヒ大学でも行なった。花粉数を比較したところ、興味深いことに花粉数は在来種と比べて近代栽培種で有意に少ないことがわかり、栽培化を通じで花粉数が減少したことが考えられた。花粉数が減少した原因として、栽培化による自殖傾向の増加により花粉数が減少したということや、近代種では半矮性形質の導入により植物体全体のサイズの減少が花粉数の減少を引き起こしたということが考えられた。NAM集団のmultiparental QTL解析により花粉数および葯長から有意なピークが得られた。花粉数から得られたピークのひとつは葯長のピークと同領域であることがわかり、さらにその座には半矮性遺伝子であるRht(Reduced height)遺伝子が含まれることがわかった。これは半矮性遺伝子の導入が葯長・花粉数減少に関与するという説を支持するものである。一方で葯長でのみ検出されたピークが複数存在することがわかり、葯長と花粉数の制御が同一の経路で行われている可能性があることが示唆された。
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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
NAM集団やその親系統の解析により、近代栽培種で花粉数が減少していることやQTL解析により新規の葯長に関するピークが得られたため解析が順調に進んでいると考えられた。また、国際会議を含む6件の発表を行い、情報交換や成果発表を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
R5年度で得られたコムギNAM集団の解析に加えて、初年度においてコムギコアコレクションの解析も進めている。QTL解析やGWASにより葯長・花粉数・花粉サイズから複数の有意なピークが得られおり、半矮性遺伝子などの既知の遺伝子がその領域に含まれる領域や新規の遺伝子が存在すると考えられる領域が得られている。これらの領域について、新たな解析手法を試すことやマーカー数を増加させることで原因遺伝子の絞り込みを試みる。また、これらの領域が自然選択を受けたかどうかについても解析を行い、花粉関連形質が栽培化に伴って何らかの選択を受けたかどうかを明らかにする。これらの研究成果について論文発表を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
