| Project/Area Number |
23K26961
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| Project/Area Number (Other) |
23H02268 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40010:Forest science-related
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
平尾 知士 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (90457763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松永 孝治 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (40415039)
平川 英樹 九州大学, 農学研究院, 教授 (80372746)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | クロマツ / マツ材線虫病 / 抵抗性 / 抵抗性遺伝領域 / 遺伝メカニズム |
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| Outline of Research at the Start |
これまでに申請者はクロマツの抵抗性品種から抵抗性遺伝領域が第３染色体上にあることを明らかにしてきた。本研究では、マツ材線虫病に関する抵抗性遺伝領域について、そのゲノム配列を決定し、遺伝子を含む機能的領域の特定と遺伝的変異の検出、さらに遺伝様式を検証することで、マツ材線虫病抵抗性に関する遺伝機構の全容を明らかにする。本研究は、マツ材線虫病抵抗性メカニズムの解明を大きく前進させる起点となり、本研究で得られた知見をもとに寄生側の病原線虫とともに生体分子の認識機構や抵抗性反応誘導機構の解明に向けた研究に進展し、ゲノム情報を活用した戦略的な抵抗性育種の展開にも繋がる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マツ材線虫病に関する抵抗性遺伝領域における遺伝機構の全容を解明するため、抵抗性品種「波方ク-73号」（以下、波方73号とする）を対象としたクロマツゲノムの染色体規模配列の構築および抵抗性遺伝領域のゲノム構造の解明を行うためのデータ解析を実施した。
2023年度に取得した波方73号の全ゲノムシーケンス情報（シーケンス数は約４千万リード、総取得塩基数約7,842億塩基対）をもとにデノボアセンブルを実施した。アセンブラはHifiasmを利用した。アセンブルの結果、コンセンサス配列となるプライマリコンティグ数は3,648個となり、総塩基長は約23.4Gbpとなった。ゲノムアセンブリの完全性を定量的に評価するための指標として、必須遺伝子群のカバー率（BUSCO値：裸子植物のodb10；1,603遺伝子）を評価したところ、必須遺伝子として完全に復元できた遺伝子のカバー率は96.9％ととなった。またプライマリコンティグから大きく配列が異なる領域となるオルタナティブコンティグの数は38,180個となり、塩基長は約22.6Gbpとなった。
構築したクロマツのゲノム配列に対して、先行研究（Hirao et al. 2022）で検出した抵抗性形質と強く連鎖するDNAマーカーの塩基配列情報を利用することで、抵抗性候補領域の絞り込みを行った。絞り込みの結果、プライマリコンティグでは全長約236Mbpのコンティグ配列（ptg000405）を特定し、オルタナティブコンティグでは全長約3Mbpのコンティグ配列（atg002977）を特定した。
2025年度についても引き続きデータ解析を進めることで、まずはクロマツにおけるハプロタイプベースの染色体規模配列を構築し、当該抵抗性候補領域における遺伝的変異とその遺伝様式を明らかにした上で、マツ材線虫病に関する抵抗性遺伝領域における遺伝機構の全容解明を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2024年度は、抵抗性品種「波方ク-73号」の全ゲノムシーケンス情報をもとにデノボアセンブルを行い、クロマツのリファレンスゲノムを構築した。年度当初の目標では、これまでに構築を進めてきたクロマツの連鎖地図情報や先行研究において構築されているアブラマツ（Pinus tabulaeformis）の染色体規模のゲノム配列の情報をもとに、クロマツのハプロタイプベースのゲノム配列を構築する予定であったが、ゲノムサイズが極めて巨大であることからその解析に多くの時間を要し、年度当初の計画からやや遅れ気味である。また、抵抗性遺伝領域の絞り込みについては、デノボアセンブルの結果をもとにその領域の絞り込みを試みた。これまでのQTL解析において検出しているDNAマーカーの塩基配列情報とその位置情報をもとに当該候補領域の絞り込みまでは実施できたものの、一塩基多型や挿入・欠失といった具体的な遺伝的変異の検出までには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は、すでに染色体規模配列が構築されているアブラマツ（Pinus tabulaeformis）のゲノム情報をもとにクロマツのリファレンスガイドアセンブルを試み、クロマツにおけるハプロタイプベースの染色体規模配列を構築する。また、これまでに自殖家系を対象としたQTL解析から絞り込みを進めてきた抵抗性候補領域については、ハプロタイプベースのゲノム情報をもとに一塩基多型や挿入・欠失の変異、さらに遺伝子の有無を含むゲノム構造上の遺伝的変異とその遺伝性を明らかにする。さらに、現有の抵抗性品種群および精英樹集団において収集したGRAS-Diシステムによるゲノムワイドなシーケンス情報をもとに当該領域における遺伝的変異を集団遺伝学的観点からも検証することで、マツ材線虫病に関する抵抗性遺伝領域における遺伝機構の全容を解明する。
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