2020 Fiscal Year Research-status Report
Breeding of double-flowered torenia using integration of transposon-induced mutations and its underlying molecular mechanism.
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17K07659
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
西島 隆明 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (60355708)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 花卉育種 / 花器官形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、トレニアにおいて、花弁数が著しく多い花を着ける放射相称完全八重系統を、3つの変異、つまり、八重変異、多心皮変異、放射相称変異の集積によって育成する。さらに、この過程において花弁数の増加に重要な役割を果たす2つの現象、つまり、多心皮変異によって心皮が著しく増加する現象、ならびに、多心皮変異と八重変異を集積することにより、心皮数ではなく花弁数が著しく増加する現象について、その分子機構を解明することを目的とする。
令和2年度には、花弁数の増加およびそれ以前の発達ステージの花芽を詳細に観察することにより、花弁と雄蕊の間で起こる花弁の増加が、花芽のどのような形態変化によって誘発されるのかを解析した。その結果、正常型では花弁原基数がステージ4以降増加しなかったのに対して、八重系統、多心皮系統、放射相称完全八重系統では、花弁伸長期であるステージ6まで花弁原基の形成が続いた。花芽の花床部の直径は、ステージ4に比較してステージ6で顕著に増加し、放射相称完全八重系統では増加が特に顕著であった。したがって、これらの系統では、花芽発達が進んで拡大した花床部に多数の原基の形成が可能になることで花弁数が増加することが示された。また、花弁数の増加には花の向背軸性も影響を及ぼすことが明らかになっているが、市販のトレニア品種に、花の向背軸性を制御するTfCYC3にレトロトランスポゾンが挿入して、向軸側の花弁が側方あるいは背軸側の花弁に変換する変異が見つかり、この変異を花弁数の制御に応用できる可能性が示された。さらに、正常型と八重系統、多心皮系統との間のF2世代において、染色体マッピング法による次世代シーケンサー解析に着手し、原因となる遺伝子変異の同定を試みている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、変異の原因遺伝子をトランスポゾンディスプレイ法で同定することを計画していたが、分離集団を作成し直したにもかかわらず同定することができなかった。そのため、研究計画を、分裂組織関連遺伝子の解析と、次世代シーケンサーを用いた原因遺伝子の同定とを並行して進める内容に変更した。また、新型コロナの感染拡大の影響で、研究計画に遅れが生じている。次年度は、事業期間の再延長を認めていただいたため、研究計画を完遂したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究で、花芽発達ステージの後期まで花弁原基の形成が続くことが花弁数増加の主要因であることが示された。前年度までの研究で、花芽におけるTfCKX5の発現が、正常型に比較して八重系統、多心皮系統、放射相称完全八重系統で高かったことは、これらの系統においてサイトカイニンシグナルが高まり、サイトカイニン生合成を抑制するフィードバックがかかったためである可能性が高い。サイトカイニンシグナルの高まりは、分裂組織の活性維持をもたらし、これが花芽発達の後期まで花弁原基の形成が続いた原因となっている可能性がある。そのため、サイトカイニンの生合成やシグナル伝達に関連する遺伝子の花芽発達過程における発現を解析し、八重化、多心皮化の変異にこれらの系が関連するか否かを明らかにしたい。
一方、トランスポゾンディスプレイ解析によって変異の原因遺伝子候補が検出されなかった多心皮系統ならびに八重系統については、変異誘発因子であるTtf1が原因遺伝子から既に切り出されてしまい、トランスポゾンディスプレイ解析によって検出されなかった可能性が高いため、次世代型シーケンサーを用いた染色体マッピング法を用いて引き続き解析することにより、原因遺伝子の検出を試みる。
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