2019 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), 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 / ゲノムワイド関連解析 / コアコレクション / 種子生産性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は、平成30年度にゲノムワイド関連解析（GWAS）用に選定した160系統のアサガオ集団（コアコレクション）を用いてGWASを実施し、開花時刻および花弁老化の品種間差に関わる遺伝子候補の検出を行った。具体的には、１）コアコレクションを網室および恒温室内で栽培し、各品種について「花の寿命」の決定要因となっている‘開花時刻’や‘花弁老化’に関する形質データを得た。２）１で得た形質データとRAD-Seq法で検出した160系統間の一塩基多型（SNP）情報を用いてGWASを実施したところ、開花時刻に関連した21個のSNPが検出され、それらの近傍に時計関連遺伝子などが存在することを確認した。また、花弁老化に関連した10個のSNPが検出され、それらの近傍にユビキチンやシグナル伝達関連の遺伝子などが存在することを確認した。３）開花時刻や花弁老化に顕著な差異が認められた12系統のアサガオについて、全ゲノムリシーケンスを実施し、系統間SNP情報を得た。この情報に基づき、GWASで検出されたSNP付近に存在する遺伝子について、各形質の品種間差との関わりが深いSNPを調査した。
コアコレクションの各品種について得た花弁老化および種子生産性に関するデータに基づき、両者の相関性を調査したところ、負の相関関係が認められた。また、アサガオ品種「紫」の花弁にエチレンを処理し、花弁老化を促進したところ、果実あたりの種子数が増加することを確認した。以上から、花の寿命に関わる遺伝子の中には、種子生産性に関わる遺伝子も含まれているという新たな仮説を得た。
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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年度は、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系統をコアコレクションとして選出し、それらを用いたGWASで花の寿命決定遺伝子を同定する予定であった。しかし、400系統のアサガオ種子を外部機関から入手する際の事務手続きや、RAD-Seq法による塩基配列の解読に多くの時間を要し、アサガオ系統間でSNPを検出する時期が大幅に遅れたことなどにより、コアコレクションを選出することができなかった。
平成30年度は、コアコレクションの選出と栽培、花冠面積のデジタル画像解析、GWASによる候補遺伝子の検出、QTL解析用の分離個体集団育成、RAD-Seq法によるSNP検出、QTL解析による対立遺伝子の同定などを行う予定であった。しかし、平成30年6月、コアコレクションを選出するための条件設定のために系統樹解析を行なった結果、当初予定していたSNP情報より新規公開された精度の高いゲノム参照配列で検出したSNP情報で系統樹解析しなければ、目的とするGWAS解析に適したコアコレクションを選出できないことが判明したため、3ヶ月の遅延が生じた。
令和元年度は、QTL解析による花の寿命決定遺伝子の同定や、RNA-Seq法による花の寿命決定遺伝子の機能解析を実施する予定であった。しかし、コアコレクションの選出が遅れたことや、夏期の高温による生育不良によりコアコレクションの一部の系統で十分なデータを得ることができなかったことから、QTL解析やRNA-Seq法に用いる系統を決定し、栽培を開始することができず、解析に必要な材料の準備が大幅に遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は、前年度までに発生したコアコレクション選出の遅れや、天候不良によるデータ不足で追加実験を実施する必要が生じたため、GWASやQTL解析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、令和２年度も引き続き、GWASに関しては、実験担当者（研究補助）を増員し、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複数台使用してコアコレクションの栽培と形質調査を行い、解析に係る時間の短縮と精度の向上を図ることで、花の寿命決定に関わる遺伝子座の検出を早期に完了させる予定である。また、QTL解析については、CO2インキュベーターなどを用いて世代促進を図り、解析用の分離個体集団を短期間で育成するとともに、全ゲノム情報が既に取得されているアサガオ系統の中から花の寿命に顕著な差異がある組合せを選出し、それらのF2集団を用いてQTL-seq解析を行うことで、花の寿命決定に関わる遺伝子座の検出を早期に完了させる予定である。さらに、GWASやQTL-seq解析で検出された遺伝子座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の確立を推進する。
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Research Products
(3 results)
