| Project/Area Number |
23K05226
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39030:Horticultural science-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
藤田 尚子 岡山大学, 環境生命自然科学研究科, 客員研究員 (50646966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤木 剛士 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50611919)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 植物 / 性染色体 / XY / 性決定機構 / 雌雄異株 / 雌性両全性異株 / ゲノム進化 / 黒穂菌 / 性決定因子 |
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| Outline of Research at the Start |
「性」は動植物を問わず，遺伝子多様性を維持する重要な形質であり，生物の環境適応力を支える原動力のひとつである．性染色体の起源は一対の常染色体とされており，実際にSilene属植物の雌性両全性異株（メスと両性）と雌雄異株（メスとオス）では，常染色体と性染色体には高い構造類似性がみられる．本研究では，雌性両全性異株S. vulgarisと雌雄異株S. latifoliaの全ゲノムシークエンスから，常染色体から性染色体へのゲノム進化を紐解くとともに，両者の性決定機構を解明することで，Silene属種における「性」の変遷を辿る．
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| Outline of Annual Research Achievements |
性染色体は、動植物問わず多くの生物にみられる代表的な性決定機構のひとつである。性染色体の起源は一対の常染色体と考えられており、性決定遺伝子および性的二型を発現する遺伝子などの蓄積により異形化や組み換え抑制が生じ、性染色体が成立したと考えられている。
ナデシコ科Silene属の植物には、性染色体をもつ種と性染色体を持たない種の両方が存在する。性染色体をもつ種として最も研究されているのはヒロハノマンテマ（Silene latifolia）で、XY型の性決定様式をもつ雌雄異株である。他方、Silene属の大半の植物種は、性染色体をもたない雌性両全性異株（両性花とメス）の性表現を示す。雌性両全性異株は、常染色体~性染色体の成立過程における中間的な性表現とされ、雌雄異株の２つの性「オス」と「メス」のうち「オス」は成立していないものの、常染色体上には性染色体と相同性をもつ領域を有し、二通りの性表現「両性花」と「メス」を示すと考えられている。これらの想定のもと、本研究では、雌性両全性異株シラタマソウ（Silene vulgaris）と雌雄異株ヒロハノマンテマ（Silene latifolia）のゲノムを解読し、さらに花芽器官のRNA-seq解析によりオス特異的に発現する遺伝子群を得ることで、Silene属植物における性決定機構の解明を目指している。本年度は、ヒロハノマンテマとシラタマソウのゲノムシークエンスを完了し、これにRNA-seq解析から得られたオス特異的発現遺伝子を照合することで、オス決定因子の候補を絞り込んだ。
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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
雌雄異株ヒロハノマンテマと雌性両全性異株ヒメシラタマソウの全ゲノムを解読した。これにより雌雄異株のX染色体（280 Mb）Y染色体（450 Mb）の配列を得た。XY性染色体の起源となった常染色体を探索するため、雌性両全性異株と雌雄異株のXY染色体の比較ゲノム解析を行なったところ、雌性両全性異株の複数の常染色体にX染色体と相同性を示す領域が見出された。また、ごく初期の花芽組織からRNAを抽出し、RNA-seq解析により、オス特異的に発現する遺伝子群を得た。これらゲノム情報とRNA-seq解析の結果を照合し、性決定の分子機構解明を目指している。さらに、Silene属植物の共生菌で性表現に影響を与える黒穂菌（Microbotryum lychnidis-dioicae）を利用し、性染色体と性的二型の関係を調べている。
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| Strategy for Future Research Activity |
雌雄異株ヒロハノマンテマの雄特異的領域（MSY）を同定し、既報のY染色体欠損マッピングと本研究のRNA-seq解析から得られたオス特異的発現遺伝子群を照合することで、性決定候補因子を得る。また、花の性に影響を及ぼす菌（黒穂菌）を利用し、性染色体による遺伝的性決定と性的二型の関係性を検証する。
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