2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analyses of stem cell genomes in long-lived plants
| Project Area | Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality |
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| Project/Area Number |
17H06478
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐竹 暁子 九州大学, 理学研究院, 教授 (70506237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
陶山 佳久 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60282315)
谷 尚樹 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 林業領域, 主任研究員 (90343798)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ゲノム / 突然変異 / DNA修復 / 樹木 / 長寿命 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
長寿命樹木においてゲノム幹細胞間変異の蓄積パターンについて、定量的なデータを取得した。
冷温帯からは北海道雨竜に生息するシラカンバ（Betula platyphylla）とダケカンバ（B. ermanii）のうち胸高直径が最大から上位3個体を選定し新規に伐採し、各枝の芽と年輪板サンプルの採取、各枝長の測定を行った。シラカンバとダケカンバの平均樹高はそれぞれ19.4mと19.9mであり種間で相違はなかった。一方で年輪板より樹齢推定を行った結果、シラカンバとダケカンバはそれぞれ平均樹齢が170年と70年であったため、種間比較に絶好のサンプルを準備することができた。熱帯からはボルネオ島インドネシア領西カリマンタン州に生息するフタバガキ科サラノキ属3種（Shorea laevis, S. johorensis, S. leprosula）を対象に同様に新規に3個体ずつ伐採し、各枝の芽と葉の採取および各枝長・胸高直径の測定を行った。年あたりの成長量をもとに樹齢を推定したところ、各樹種の樹高は約50mと種間での相違はなかったが樹齢は種間で410年から100年まで大きな違いがみられたため、本研究課題の推進に最適なサンプルとなる。シラカンバとS. laevis, S. leprosulaを対象に、個体あたり8サンプルを用いてシーケンスを実施し、サンプルあたり十分なリード数のシーケンスデータを取得した。シラカンバより得られたシーケンスデータを用いたジェノタイピングによって、122個の変異候補を見出した。マニュアルで変異の真偽を確認した結果、少なくとも8個の体細胞突然変異が成長とともに受け継がれる様子を実証した。
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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
●対象種の変更や新規研究分担者の参画によって、国外でのサンプル採取と国際交流協定に基づいたサンプルの持ち出しが可能となり、世界でも非常に貴重なサンプルを採取できた。
●新規に採取したサンプルを用い、ハイカベレージのシーケンスデータを取得することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
●変異検出に最適なパイプラインの検討：個体内変異の検出には、GATK、SAMtools、MuTect2など様々なツールが用いられるが、樹木の個体内変異検出の精度が高い分析方法の検討はなされていない。本研究に最適な個体内変異検出法を見出すために、変異を人工的に生成したシミュレーションデータを作成し既知の変異を含んだゲノムデータを用いて、多様なツールとフィルタリング方法の組み合わせにおいて変異検出精度を算出する。
●DNA修復遺伝子の発現モニタリング：個体内ゲノム変異検出に加えて、変異蓄積に密接に関係するDNA修復遺伝子群を対象にしたフィールドトランスクリプトームを実施し、各季節に特異的なDNA修復機能を特定する。
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