2015 Fiscal Year Research-status Report
潜在的変異が生み出す先制適応機構の理解～環境変動耐性の革新的向上に向けて～
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15K14634
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
恩田 義彦 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員 (50547073)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ミナトカモジグサ / Brachypodium / 高温耐性 / QTL / SNP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミナトカモジグサは、コムギやオオムギなどの主要作物が含まれるイネ科イチゴツナギ亜科に属する温帯性モデル草本である。これまでの研究で、標準系統と比較して高温耐性が非常に高いミナトカモジグサ自然系統を複数見出した。そこで、これらの高温耐性が著しく異なる自然系統間のゲノムの潜在的変異に着目し、高温耐性機構を明らかにすることを目的に研究を進めた。
まず、高温耐性が著しく異なる親系統を交配して作出したF2マッピング集団を材料に、高温環境下での表現型の情報と、我々が考案したMultiplex PCR amplicon sequence genotyping法によるゲノムワイドな遺伝子多型情報を得た。合計で760個体のF2集団を展開し、高温環境下で栽培した時の生重量を高温耐性の指標としてQTL解析を実施したところ、第4染色体上に非常に効果の強いQTLを見出した。
次に、この領域に371 SNPs マーカーを追加・集積させて解析した結果、QTLは642.8 kb の領域の91個の遺伝子に絞り込まれ、これらが高温耐性の有力な原因遺伝子であることが示唆された。当研究室で公開しているゲノム情報統合データベース（http://brachy.bmep.riken.jp/ver.1/index.pl）を利用して、これらの候補遺伝子のアノテーション情報を参照したところ、これまでに高温耐性に効果があると報告されているHeat shock proteinやHeat shock factorなどは含まれていなかった。そのため、本研究で見出したミナトカモジグサの第4染色体上の領域は、高温耐性に関わる新奇な遺伝子が含まれている可能性が考えられた。
また、上述の親系統とは異なる自然系統の交配組み合わせでF2マッピング集団を作出したので、同様のQTL解析を進める準備が整った。
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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
我々が考案したMultiplex PCR amplicon sequence genotyping法は、安定的に遺伝子型を決定できている。また、任意の位置に任意の数のSNPマーカーを作成できることも確認できた。マッピング集団の展開は計画通りに実施することができた。QTLを検出するところまでは、申請時の計画通りに進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に研究が進展しているので、申請時の計画通りに研究を遂行する。今後は、原因遺伝子を同定することに注力する。なるべく早く候補遺伝子を絞り込んで、その機能を明らかにする。
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[Journal Article] Expression profiling of marker genes responsive to the defence-associated phytohormones salicylic acid, jasmonic acid and ethylene in Brachypodium distachyon.2016
Author(s)
Kouzai, Y., Kimura, M., Yamanaka, Y., Watanabe, M., Matsui, H., Yamamoto, M., Ichinose, Y., Toyoda, K., Onda, Y., Mochida, K. and Noutoshi, Y.
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Journal Title
BMC Plant Biology
Volume: 16
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Determination of growth stages and metabolic profiles in Brachypodium distachyon for comparison of developmental context with Triticeae crops.2015
Author(s)
Onda, Y., Hashimoto, K., Yoshida, T., Sakurai, T., Sawada, Y., Hirai, M.Y., Toyooka, K., Mochida, K. and Shinozaki, K.
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Journal Title
Proceedings of the Royal Society B
Volume: 282
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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