2017 Fiscal Year Annual Research Report
アサガオリソースの比較ゲノム解析による花の寿命を支配する遺伝子の探索と機能解明
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17H03764
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
山田 哲也 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (20422511)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 花の寿命 / 花弁老化 / アサガオ / ナショナルバイオリソース / RAD-Seq / プログラム細胞死 / 液胞崩壊 / オートファジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノムワイド関連解析（GWAS）やQTL解析により花の寿命決定遺伝子を同定するための材料を育成し、それらの塩基配列情報を得た。具体的には、１）ナショナルバイオリソースプロジェクト「アサガオ」により九州大学で保存されている約1,000系統のアサガオから系統情報に基づき対立遺伝子の多様性が高いと予想される400系統を選出し、それらの種子を入手した。２）選出した400系統のアサガオ実生を24℃・12時間日長の恒温室内で栽培し、発芽後2週間目に採取した本葉の一部からDNAを抽出した。３）抽出したDNAを一般社団法人クロックミクスに送付し、RAD-Seq（Restriction Associated DNA Sequencing）法による塩基配列の網羅的な解読を行った。４）アサガオの標準型である‘東京古型’のゲノム配列を参照配列とし、RAD-Seq法により解読した塩基配列情報に基づき、選出した400系統間で一塩基多型（SNP）を検出した。
GWASやQTL解析により花の寿命決定遺伝子を同定する過程では、多数の候補遺伝子が検出される事が予想される。それらの中から花の寿命決定遺伝子を効率的に同定するためには、開花や花弁老化が誘導される分子機構についてあらかじめ十分な情報を得ておくことが重要である。そこで、先行研究でアサガオの花弁老化への関与が示唆されていた14-3-3タンパク質をコードする遺伝子（InPSR42）についてRNAi法による機能解析を行ったところ、当該遺伝子が老化花弁で生じるプログラム細胞死（PCD）において液胞崩壊を正に制御する役割を果たしていることを明らかにした。また、オートファジーやプロテアソーム阻害剤を用いた実験より、アサガオの老化花弁における可溶性および不溶性タンパク質の分解にはオートファジーが主に関与していることを示唆する結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
平成29年度中にRAD-seq法で得たSNP情報に基づき400系統のアサガオから対立遺伝子の多様性が比較的高いレベルで維持されている100系統を選出し、それらを「コアコレクション」としてGWASによる花の寿命決定遺伝子の同定を試みる予定だったが、次の理由により、予定通り実験を実施することができなかった。１）ナショナルバイオリソースの分譲に係る事務手続き等に予想よりも多くの時間を要し、400系統のアサガオ種子を入手する時期が予定よりも遅れてしまった。２）RAD-Seq法による塩基配列の網羅的解読を受託解析により実施したが、解析結果の取得に予想よりも多くの時間を要し、アサガオ系統間でSNPを検出する時期が予定よりも大幅に遅れてしまった。３）アサガオ系統間で検出したSNP情報に基づき分子系統樹を作製し、その結果を参考にしてコアコレクションを選出する予定だったが、既存のデータ解析システムでは処理能力が不足し、系統樹を作製することが出来なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、データ解析システムの処理能力の不足により、SNP情報に基づくアサガオ400系統の分子系統樹を作製することができず、GWASによる花の寿命決定遺伝子の同定には至らなかった。そこで、平成30年度は、より高い処理能力を有する解析システムを導入し、分子系統樹の作製とコアコレクションの選出を早期に完了させる予定である。また、当初の予定では、選出したコアコレクションを恒温室で栽培し、開花個体から採取した切り花をグロースチャンバー内に静置して、GWASによる花の寿命決定遺伝子の同定に必要な‘開花時刻’や‘花弁老化時刻’に関する形質データを得る予定だった。しかし、恒温室は湿度を一定に制御することができず、スペースにも限りがあるため、同一の栽培環境条件下で多数のアサガオ系統から同時に形質データを得ることが困難であることが予想される。そこで、所属機関内にある湿度制御が可能な大型の室内ファイトトロンを使用してコアコレクションの栽培と形質調査を行い、GWASに係る時間の短縮と解析精度の向上を図る。さらに、GWASで検出された候補遺伝子の中から花の寿命決定遺伝子を効率的に同定できるようにするため、開花や花弁老化が誘導される分子機構に関する解析を進め、より詳細な情報を得るとともに、候補遺伝子を破壊した系統をCRISPR/Cas9システムにより作出し、当該遺伝子の機能解析を行うための実験系を確立する。
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Research Products
(2 results)
