種内雑種を利用した対立遺伝子間の優劣に関わるDNAメチル化機構の解析

• Project Area: Genome Barriers in Plant Reproduction
• Project/Area Number: 21024007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 柴 博史 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (20294283)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥5,200,000); Fiscal Year 2010: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2009: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: DNAメチル化 / 種内雑種 / 優劣性 / SNP / 対立遺伝子

Research Abstract

有性生殖によって生み出される子孫は、両親の持つ性質のいずれか一方のみを受け継ぐ場合が多く知られている。メンデルの「優性の法則」として知られる遺伝現象であるが、そのメカニズムは不明な点が多い。最近我々は、植物の受粉に関わる因子の研究を通じて、ゲノム塩基配列の変化を伴うことなく形質変異が生じることで優劣性を決定するという新しい優劣性決定機構を世界に先駆けて明らかにした。本研究では、対立遺伝子間の優劣に関わる新規ゲノムメチル化が、植物の他のアレル間の優劣性現象にも広く関与している可能性を考え、シロイヌナズナ種内雑種を例にして、最新のゲノム解析技術を駆使して上記現象の網羅的探索を行った。
Col-0株、C24株およびF_1雑種の実生からpolyA RNAを抽出し、次世代シークエンサーでその遺伝子発現を網羅的に解析した結果、Col-0株で21,482遺伝子、C24株で21,885遺伝子、F_1雑種で22,079遺伝子(Col-0株を雌ずい側にして交雑して得た個体)および22,247遺伝子(C24株を雌ずい側にして交雑して得た個体)が発現していた。得られたトランスクリプトームデータを基に遺伝子発現領域におけるCol-0株、C24株間のSNPsを検索し、多数のSNPsを明らかにした。このSNPsリストを用いて2つの親系統で共に発現を示すが、F_1雑種になるといずれかの親に由来する対立遺伝子のみが発現を示す遺伝子を探索することにより、F_1雑種において片側対立遺伝子発現を示す遺伝子を多数同定した。

Research Products

• [Journal Article] Trans-acting small RNA determines dominance relationships in Brassica self-incompatibility (2010)
  • Author(s): Tarutani Y.
  • Journal Title: Nature Volume: 466 Pages: 983-986
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] pigenetic control of dominance relationships among self-incompatibilityal leles by DNA methylation (2010)
  • Author(s): Shiba H.
  • Journal Title: Plant Morphology Volume: 22 Pages: 3-8
• [Journal Article] Epigenetic control of dominance relationships among self-incompatibilityalleles by DNA methylation (2010)
  • Author(s): Shiba, H.
  • Journal Title: Plant Morphology (in press)
• [Journal Article] Novel self-compatible lines of Brassica rapa L. isolated from the Japanese bulk-populations (2010)
  • Author(s): Isokawa, S.
  • Journal Title: Genes Genet.Syst. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fine-tuning of the cytoplasmic Ca^<2+> concentration is essential for pollen tube growth (2009)
  • Author(s): Iwano, M.
  • Journal Title: Plant Physiol. 150 Pages: 1322-1334
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Genome-wide analyses of allele-specific expression and DNA methylation in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Shiba H.
  • Organizer: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] シロイヌナズナ種内雑種を利用した対立遺伝子間の優劣に関わるDNAメチル化機構の解析 (2010)
  • Author(s): 柴博史
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 駒場(東京)
• [Presentation] アブラナの自他認識におけるDNAメチル化の役割 (2010)
  • Author(s): 柴博史
  • Organizer: 第18回農芸化学Frontiersシンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉市
• [Presentation] 2種のシロイヌナズナエコタイプ間のメチローム・トランスクリプトーム比較解析 (2010)
  • Author(s): 柴博史
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本市
• [Presentation] Genome-wide analyses of allele-specific expression and DNA methylationin Arabidopsis species (2010)
  • Author(s): Shiba, H.
  • Organizer: Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology "RNA Silencing Mechanisms in Plants"
  • Place of Presentation: Santa Fe, NM, USA
• [Presentation] アブラナ科の自他認識機構 ～DNAメチル化の役割～ (2009)
  • Author(s): 柴博史
  • Organizer: (財)バイオインダストリー協会「未来へのバイオ技術」勉強会 月例会-植物エピジェネティクスの応用を展望する
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] S対立遺伝子の発現制御機構の解析からメンデルの優性の法則に迫る (2009)
  • Author(s): 柴博史
  • Organizer: 第73回日本植物学会シンポジウム「高等植物の生殖および初期発生研究の最前線」
  • Place of Presentation: 山形市
  • Year and Date: 2009-09-19