2016 Fiscal Year Research-status Report
栄養繁殖個体間において形質の不均一性を引き起こすエピジェネティクス
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15K18638
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大野 翔 京都大学, 農学研究科, 助教 (10722001)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ダリア / 花色 / フラボノイド / カルコンシンターゼ / 転写後遺伝子サイレンシング / 不安定性 / 栄養繁殖 / siRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複色花ダリアを栽培すると品種本来の複色花弁の他に単色花弁をつけることがある。ダリアは栄養繁殖によって増殖されることから、この不安定な花色発現は遺伝的な要因が原因ではない。本研究は、赤白複色ダリアである‘結納’をモデル植物としてこの現象を解明することで、栄養繁殖後代の個体間において見られる形質の不均一性を引き起こすエピジェネティックな変異メカニズムを解明するものである。
これまでの研究より、‘結納’の 形質の不均一性には、カルコン合成酵素遺伝子（DvCHS1およびDvCHS2）の転写後遺伝子サイレンシング（PTGS）が重要であることが示唆されている。PTGSを誘導する遺伝子構造として、ゲノムにおける遺伝子のタンデムあるいは逆位リピート構造が知られている。そこで、複色花品種と単色花品種についてDvCHS1およびDvCHS2のゲノム量をqPCRにより解析すると、複色花品種でDvCHS2のコード領域および3´近傍領域でゲノム量が単色花品種の2倍以上あることが示唆された。また、DvCHS2をプローブに用いてDNAゲルブロット分析を行うと、複色花品種特異的に濃いバンドが検出された。このアレルを単離し、3´近傍領域約3kbまで解析しても反復配列は見当たらなかった。以上より、DvCHS2のPTGSを生じる原因遺伝子は単純な反復配列ではなく、DvCHS2の比較的長い配列の重複であると考えられた。
さらに、NMR解析により‘結納’の葉のフラボノイドの同定を行った。フラボノイドを蓄積する葉からは30以上のピークが検出され、そのうち6種の有機酸、4種のフラボノール、3種の新規ブテイン化合物を同定できた。フラボノイドを蓄積しない葉からは有機酸のみが検出され、フラボノールおよびブテインの合成に共通して関与する形質の不均一性におけるCHSの重要性が確認された。
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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
RNA-seq・small RNAのマッピング解析・ゲノム解析・葉のフラボノイドの同定などのデータはすべてDvCHS2がCHSのPTGSを引き起こす原因遺伝子であり、かつ形質の不均一性の原因となる遺伝子であることを示唆するものであった。したがって、形質の不均一性のメカニズムに関しての理解が進んだことから、本研究課題はおおむね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
前々年度に‘結納’において花弁色とシュートにおけるフラボノイドの有無に相関が見られたので、‘結納’と同様に形質の不均一性を示す他の複色花品種に関しても、開花した花序の花弁色と花序直下葉のフラボノイド蓄積の関連を調査し、同様の現象を生じているかの調査を継続する。
PTGSを誘導する遺伝子構造として、ゲノムにおける遺伝子のタンデムあるいは逆位リピート構造が知られているが、これまでの研究成果から‘結納’では単純な反復配列ではなく、ゲノム全体の重複配列である可能性も考えられた。もしそうであれば原因遺伝子の配列の決定が容易ではないため、DNAメチル化感受性制限酵素を用いたDNAゲルブロットにより、大まかにDNAのエピジェネティックな変化を捉える予定である。
また、苗選抜により花弁色の不均一性を解消できるかどうかについても検証する。
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| Causes of Carryover |
これまでの実験により、ある程度形質の不均一性に関わる原因遺伝子を推定できたため、次世代シークエンスによる網羅的な解析などを見送ったため、その分に余剰が出ている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に追加で次世代シークエンス解析を行う予定である。
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