2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of phenotypic plasticity for abnormal growth in interspecific hybrids of wheat
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16H04862
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
宅見 薫雄 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50249166)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生殖隔離 / 高密度連鎖地図 / ゲノム解析 / 種間雑種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パンコムギ育種において、タルホコムギ等の近縁野生種からの病害抵抗性遺伝子や種子貯蔵タンパク質遺伝子の導入が図られているが、実際には種間の生殖隔離が障壁となっている。コムギ近縁種間で交雑を行うと種間雑種において「Grass clump dwarf（異常分げつ矮性）」と呼ばれる表現型がしばしば観察されるが、二粒系コムギとタルホコムギの種間雑種では低温下でtype IIネクローシス、常温下では異常分げつ矮性を示す。本研究ではこのような雑種生育異常の原因遺伝子の単離を目指す。
平成30年度は、この異常分げつ矮性のタルホコムギ側原因遺伝子Net2に加えて、ハイブリッドクロロシスのタルホコムギ側原因遺伝子Hch1の２つの遺伝子座について周辺領域の物理地図作成を進め、Net2やHch1に連鎖したマーカーを作成した。ハイブリッドクロロシス系統の幼苗葉の経時的なRNA-seq解析データに基づき候補遺伝子を１つに絞り込むとともに、RT-PCR解析により絞り込んだ遺伝子が二粒系コムギとタルホコムギの雑種特異的に発現すること、クロロシスを発症する交雑組合せではそうでない組合せよりもこの遺伝子の発現量が高いことを明らかにした。Net2領域でも新規連鎖マーカーを作成し、幼苗葉の経時的なRNA-seq解析データを取得した。
また、二粒系コムギとAegilops umbellulataの種間雑種で見られる温度に影響されない異常分げつ矮性について、Ae. umbellulata側の原因遺伝子を6U染色体長腕上に位置づけ、RNA-seqデータを取得した。さらに二粒系コムギと野生一粒系コムギの雑種に見られる雑種矮性について、バルクRNA-seq解析によって原因遺伝子を7Am染色体上に位置付け、RNA-seqデータを取得した。
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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
当初の予定通り、タルホコムギがもつ二粒系コムギとの生殖隔離遺伝子のうち、異常分げつ矮性を伴うハイブリッドネクローシス(type II)のタルホコムギ側原因遺伝子Net2とtype IIとは異なるハイブリッドネクローシス(type III)のタルホコムギ側原因遺伝子Hch1について解析を進めた。加えて、コムギ近縁野生種Aegilops umbellulataが持つ二粒系コムギとの生殖隔離遺伝子のうち異常分げつ矮性について、さらには、野生一粒系コムギが持つ二粒系コムギとの雑種矮性について、解析を進めた。平成29年に公開されたパンコムギ品種Chinese Springの参照ゲノム配列ver1を利用して、これら４つの雑種生育異常の原因遺伝子周辺領域をゲノム上に位置付けることができた。Hch1では候補遺伝子の機能解析をさらに進め、その他の３つの遺伝子についてはRNA-seqデータを取得し現在解析中である。Net2座やAegilops umbellulataのもつ異常分げつ矮性原因遺伝子(Gcd1)座周辺では、染色体の構造変異が起こっている可能性が高いことが推定された。この構造異常をどのように乗り越えて、候補遺伝子を絞り込むかが今後の課題となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に取得したRNA-seqデータの解析をさらに進めて、Hch1以外の３つの雑種生育異常の原因遺伝子についても候補遺伝子の絞り込みを進める。この際、原因遺伝子座周辺の染色体構造変異を考慮に入れる必要があるため、in silicoで仮想染色体上に位置付けられたread以外のreadについても、高いSNP-indexを示す多型については分子マーカーに変換して連鎖地図上に位置付けていくことが必要となる。
候補遺伝子が絞り込めたHch1については、異常分げつ矮性に直接関わったと思われる変異部位の推定をゲノム配列情報の比較からさらに進める。その上で、Langdonの培養細胞に候補遺伝子を導入して細胞死が起こるかどうかをモニタリングしてHch1遺伝子の相補性検定を行う。
二粒系コムギとAegilops umbellulata、二粒系コムギと野生一粒系コムギの雑種で見られる異常分げつ矮性や雑種矮性については、原因遺伝子周辺の分子マーカーをさらに開発して密接連鎖するマーカーを開発し、連鎖地図の作成を進める。これまでのRNA-seq解析による多型情報が役に立つはずである。
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