| Project/Area Number |
23KJ1615
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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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, 学術研究院環境生命自然科学学域, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 植物の性 / XY / 性染色体 / ゲノム進化 / 雌性両全性異株 / 雌雄異株 / 両性花 / 雌雄異花 |
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| Outline of Research at the Start |
「性」は動植物を問わず遺伝的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．植物においては，栽培化が進んだ農作物では基本的に安定生産を求めて雌雄の存在しない両全性が求められる一方で，遺伝的多様性の減少を回避するため，育種的側面からは分離した雌雄表現が求められることも多い．これらの両側面的バランス維持において「性の制御」は重要な役割を担っている．本研究では，Silene属植物における性表現の変遷を全ゲノム情報に基づく比較進化解析によって読み解き，性染色体と性決定因子の成立を定義することを目的としている．これにより「性の制御」を解明する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、全ゲノム情報に基づく比較進化解析によってSilene属植物の系統進化における性表現の変遷を読み解き、性染色体と性決定因子の成立を定義することを目的としている。
性の起源は両全性とされ、オスとメスの雌雄性が成立するまでに、両性とメス/オスの組み合わせから成る中間的な性表現があったと考えられている。ナデシコ科Silene属には、雌性両全性異株（両性とメス）と雌雄異株（オスとメス）の植物種が含まれており、Silene属植物種の系統樹そのものが「性の成立進化の縮図」と捉えられてきた。そこで本研究では、Silene属植物の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）の全ゲノム情報を染色体レベルで構築し、それぞれの種における分離後代や多様な自然系統群におけるリシークエンス解析から、GWAS解析およびkmerカタログ化解析を行い、雌雄性が成立する前段階（シラタマソウ）と成立後（ヒロハノマンテマ）の性染色体領域を特定した。さらに、性染色体領域におけるシンテニー解析や遺伝子の重複性・対応関係性を定義し、性と性染色体の成立過程について解析を進めている。
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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
ナデシコ科Silene属のヒロハノマンテマ（Silene latifolia）のXY性染色体の解読に成功した。ゲノムシークエンスにはPacBio HiFiシークエンスとオプティカルマッピングをあわせることで、染色体の構造変化を検出するとともに、BUSCO 93.1%の完全性の高いゲノムデータを得ることができた。得られたY染色体のゲノムシークエンスは6つのスーパーコンティグで構成されており、これらを正確に配置するため、スーパーコンティグの末端領域にプローブを設計し、Fluorescence in situ hybridization（FISH）を用いて直接染色体上における位置関係を可視化することで正確なアンカリングを行なった。FISH法を行うにあたって、ゲノムシークエンスに供した植物を維持しながら染色体標本作成を可能にするため、花芽組織を用いたFISH法を確立した（Fujita et al. in preparation）。これらの手法によりY染色体（450 Mb）とX染色体（280 Mb）を解読することができ、本研究の基盤となるデータを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナデシコ科Silene属のシラタマソウ（Silene vulgaris）とのゲノム比較解析により、性染色体進化の指標となる性染色体の異形化、組換え抑制、性的二型性獲得進化について解析・考察する。また、Silene属植物に感染し花の性表現に影響を与える菌（ナデシコ科黒穂菌、Microbotryum lychnidis-dioicae）を用いて、性染色体に影響されない環境下における性表現と性的二型の相関を検証し、性染色体の成立と性の獲得進化の独立性・従属性を検証する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
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[Journal Article] Rapid and dynamic evolution of a giant Y chromosome in Silene latifolia2023
Author(s)
Akagi T†, Fujita N†, Masuda K, Shirasawa K, Nagaki K, Horiuchi A, Kuwada E, Kunou R, Nakamura K, Ikeda Y, Ushijima K, Charlesworth D (†equal contribution)
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Journal Title
DOI
Related Report
Open Access / Int'l Joint Research
