ミヤコグサにおける花成時期制御に関わる遺伝子ネットワーク進化の解析

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 25128708
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 瀬戸口 浩彰 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (70206647)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: ミヤコグサ / 花芽形成 / GWAS / ゲノム比較 / 次世代シーケンサー / マメ科 / 緯度 / 複合適応形質 / 花成 / フェノーム解析 / ゲノム

Outline of Annual Research Achievements

最終年度として、新型シーケンサーを用いた「ゲノム比較、GWAS」を進める研究を進めた。
ミヤコグサの花成時期を制御する鍵遺伝子を探索するために、全ゲノムから網羅的に花成時期との関連領域を　探索するGWASを試みた。佐藤修正准教授（東北大学・かずさDNA研究所）とStaugard教授(オーフス大＠デンマーク)のグループが解析をすすめてきた日本国内の野生系統の全ゲノム配列情報を共有させて頂くとともに我々が独自に採取した全ゲノム配列データをIllumina Hiseq2500で解読した。これにより、北海道礼文島から沖縄県宮古島までの131系統の全ゲノム情報を用いる体制を構築した。
開花時期のデータについては、上記と同じ131野生系統の開花時期を川口正代司教授＠基生研・計画班のご支援のもとで大規模栽培実験を行うことによって得た。その結果、各野生系統の採集地の緯度と開花所要日数（播種から1st Floweringまでの日数）の間に有意な相関関係が見出せた（R2＞0.46）。
残念ながらGWASでは開花所要日数に関連する鍵遺伝子を探索することは出来なかった。そのためにゲノム比較に切り替えてSNPの探索を行った。遅咲き・早咲き間で分離する遺伝子上の遺伝的変異を明らかにしたところ、39遺伝子リストアップされ、さらに22遺伝子上の26のSNPsに絞られた。これらの遺伝子には、開花時期制御に関わるEmbryonic flower（EMF）のオーソログも含まれており、この遺伝子上とプロモーター領域の変異は、高緯度由来の系統で変異が固定しているパターンがあった。これら26SNPsと開花の早晩は全て有意差があり（P<0.005）、かつ形成タンパク質の立体構造が大きく変化するものであった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Molecular phylogeny of Shortia sensu lato (Diapensiaceae) based on multiple nuclear sequences. (2015)
  • Author(s): Hiroyuki HIGASHI, Hajime IKEDA, Hiroaki SETOGUCHI
  • Journal Title: Plant Systematics and Evolution Volume: 301 Issue: 2 Pages: 523-529
  • DOI: 10.1007/s00606-014-1088-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation and characterization of microsatellite loci in Patrinia triloba var. takeuchiana (Valerianaceae) (2015)
  • Author(s): Higashi, H., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Conservation Genetics Resources Volume: in press Issue: 2 Pages: 389-391
  • DOI: 10.1007/s12686-014-0377-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Persistent history of the bird-despersed arctic-alpine plant Vaccinium vitis-idaea (Ericaceae) in Japan. (2015)
  • Author(s): Ikeda, H., Yoneta, Y., Higashi, H., Eidesen, P.B., Barkalov, V., Yakubov, V., Brochmann, C., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 128 Issue: 3 Pages: 437-444
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0709-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of polymorphic microsatellite loci in the perennial herb Hepatica nobilis var. japonica (Ranunculaceae) (2015)
  • Author(s): Kameoka, S., Higashi, H., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Applications in Plant Sciences Volume: 3 Issue: 3 Pages: 1400114-1400114
  • DOI: 10.3732/apps.1400114
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Polymorphisms of E1 and GIGANTEA in wild populations of Lotus japonicus. (2014)
  • Author(s): Wakabayashi, T., Oh, H., Kawaguchi, M., Harada, K., Sato, S., Ikeda, H., and Setoguchi, H.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: 127 Issue: 6 Pages: 651-660
  • DOI: 10.1007/s10265-014-0649-8
  • NAID: 40020256304
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular evidence of ancient relicts of arctic-alpine plants in East Asia. (2014)
  • Author(s): Ikeda, H., Barkalov, V., Yakubov, V.V., Setoguchi, H.
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 203 Issue: 3 Pages: 980-988
  • DOI: 10.1111/nph.12863
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genetic differentiation and genetic diversity of Castanopsis (Fagaceae), the dominant tree species in Japanese broadleaved evergreen forests, revealed by analysis of EST associated microsatellites (2014)
  • Author(s): Kyoko AOKI, Saneyosni UENO, Takashi KAMIJO, Hiroaki SETOGUCHI, Noriaki MURAKAMI, Makoto KATO, Yoshihiko TSUMURA
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087429
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of microsatellite markers for Vitex rotundifolia (Verbenaceae), an endangered coastal plant isolated in Lake Biwa, Japan (2014)
  • Author(s): T., Shoda, T., Kaneko, Y., Setogu
  • Journal Title: ApPlications in Plant Sciences. Volume: 2(4) Issue: 4 Pages: 1-3
  • DOI: 10.3732/apps.1300100
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phylogeographical study of the alpine plant Cassiope lycopodioides (Ericaceae) suggests a range connection between the Japanese archipelago and Beringia during the Pleistocene. (2014)
  • Author(s): Ikeda, H., Higashi, H., Yakubov, V., Barkalov, V., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Biological Journal of the Linnean Society Volume: 113 Issue: 2 Pages: 497-509
  • DOI: 10.1111/bij.12342
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Polymorphisms of E1 and GIGANTEA in wild populations of Lotus japonicus. (2014)
  • Author(s): Wakabayashi, T., Oh, H., Kawaguchi, M., Harada, K., Sato, S., Ikeda, H. Setoguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 全ゲノム配列を使った日本産ミヤコグサの開花時期多様性に関わる遺伝的背景の比較 (2015)
  • Author(s): 若林智美，Stig Andersen，佐藤修正，半田佳宏，川口正代司，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物分類学会第14大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-03-05 – 2015-03-08
• [Presentation] Contrasting phylogeographic patterns and demographic history between mainland and Ryukyu Islands populations of wild radish in Japan. (2015)
  • Author(s): Qingxiang Han, Yuki Mitsui, Hiroyuki Higashi, Hiroaki Setoguchi
  • Organizer: 日本植物分類学会第14大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-03-05 – 2015-03-08
• [Presentation] 国内のミヤコグサの開花期多様性への、開花関連遺伝子E1、FTの発現解析によるアプローチ (2014)
  • Author(s): 若林智美，山篠貴史，川口正代司，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物学会第78大会
  • Place of Presentation: 明治大学(生田)
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [Presentation] Phylogeography of wild radish (Rhaphanus sativus L.) based on cpDNA variation and SSR analyses. (2014)
  • Author(s): 韓慶香，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物学会第78大会
  • Place of Presentation: 明治大学(生田)
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [Presentation] Differentiation of flowering time of Lotus japonicus wild accession. (2014)
  • Author(s): Setoguchi, H., Wakabayashi, T.
  • Organizer: 植物のフェノーム解析による国際コロキウム
  • Place of Presentation: トヨタテクノミュージーアム産業技術記念館
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-30
  • Invited
• [Presentation] 日本国内のミヤコグサにおける開花関連遺伝子E1, GIGANTEAの種内多型 (2014)
  • Author(s): 若林智美、呉ハナ、川口正代司、原田久也、佐藤修正、池田啓、瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物分類学会第１３回大会
  • Place of Presentation: 熊本大学、熊本市
  • Invited
• [Presentation] Differentiation of flowering time of Lotus japonicus wild accession. (2014)
  • Author(s): Setoguchi, H., Wakabayashi, T.
  • Organizer: 植物のフェノーム解析による国際コロキウム
  • Place of Presentation: トヨタテクノミュージーアム産業技術記念館, 豊田市
• [Presentation] 日本国内のミヤコグサにおける開花関連遺伝子E1, GIGANTEAの種内多型 (2013)
  • Author(s): 若林智美、呉ハナ、川口正代司、原田久也、瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物学会第７７回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Invited
• [Remarks] 京都大学大学院人間・環境学研究科 瀬戸口浩彰研究室
  • URL: http://setolab.h.kyoto-u.ac.jp