2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the mechanism of interspecific barrier during endosperm development in rice
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16J02580
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
殿﨑 薫 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 生殖的隔離 / 胚乳 / 種間交雑 / イネ / 野生イネ / ゲノムインプリンティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
栽培イネと野生イネの種間交雑を行った場合に，生殖的隔離として胚乳発生の異常が見られる．本研究は，イネの胚乳で見られる生殖的隔離の分子機構を明らかにするため，①種間雑種後代の分離集団を用いた遺伝学的アプローチによる原因遺伝子の同定，および②正常に発生する雑種胚乳と発生異常が生じる雑種胚乳のトランスクリプトーム解析を比較する．特に，胚乳で特徴的なインプリント遺伝子に着目した解析を実施する．
実験①：前年度までに，生殖的隔離に関与する染色体領域を同定した．今年度は，最も効果の大きい第４染色体上に見られる候補領域を対象に，分離集団に栽培イネを戻し交雑し，原因遺伝子が座乗する候補領域の絞り込みを試みたが，栽培イネと野生イネの組み替え個体を得ることはできなかった．この領域は，ヘテロクロマチン領域であることが報告されており，組換えが抑制されている可能性が推察され，戻し交雑によるこれ異常の絞り込みは困難であると考えられる．
実験②：昨年度までに作成したイネ胚乳のde novoリファレンスデータに基づき，栽培イネにおけるインプリント遺伝子の同定を行った．また，実験に用いた野生イネは自家不和合性をもち，他殖による種子形成率も極めて低いことから，野生イネの胚乳における解析は計画していなかった．しかし，自家和合性系統を見出すことができたため，野生イネの胚乳でもRNA-seq解析を実施し，de novoリファレンスデータを作成すると共に，インプリント遺伝子の同定を試みた．その結果，栽培イネおよび野生イネにおいて，多くのインプリント遺伝子を同定することができ，更には，それぞれで同定されたインプリント遺伝子を比較することで，両種に保存されたインプリント遺伝子を見出すことができた．．
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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
実験①の遺伝学的解析では，戻し交雑による候補領域の絞り込みを試みたが，領域内に組み換え個体を得ることはできなかった．一方，トランスクリプトーム解析では，栽培イネのインプリント遺伝子を同定できただけでなく，当初の計画にはなかった野生イネのインプリント遺伝子を同定することができ，両種で保存されているインプリント遺伝子と，一方の種に特異的な遺伝子を見出すことができた．これらの情報は，種間交雑で得られる雑種胚乳の解析を行う上で非常に有効な情報であると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定では遺伝学的解析から，生殖的隔離に関わる遺伝子領域を絞り込む予定であったが，戻し交雑によって領域の絞り込みが困難であると考えられるため，今後はこれまでに同定した候補領域と実験②で行うトランスクリプトーム解析で得られるデータと照らし合わせることで，生殖的隔離の原因遺伝子の推定を実施する．また，栽培イネと野生イネのインプリント遺伝子の比較から，インプリント遺伝子の進化学的考察を行うとともに，これまで得られたトランスクリプトームの基盤情報に基づき，雑種胚乳におけるトランスクリプトームの比較を実施し，生殖的隔離の分子機構を推察する．
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