Genome-wide model to regulate the wide diversity of fruit shape in persimmon

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02199
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 赤木 剛士 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (50611919)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 果樹 / バイオインフォマティクス / ゲノム進化 / 果実形状 / トランスクリプトーム

Outline of Annual Research Achievements

これまでに解読したカキ全ゲノム配列に基づいて、カキ品種約200系統のddRAD-Seqデータに基づいたGWAS解析を行った。カキは倍数体種であるため、アレル量を考慮したモデルとに媒体的モデルの両者を考慮した。対象形質として、果実成長段階の各ステージにおける楕円フーリエ記述子の主成分PC1, （果実縦横比を主に反映）およびPC4（果頂部形状）を用いた。結果として、これらの形質を説明可能な3つの主要な遺伝子座組み合わせを検出しており、当該年度で得られた約50品種における経時的な果実トランスクリプトームデータを組み合わせることで候補因子群を特定するとともに、既に同定されているカキ品種群における果実形状決定の中心的な分子経路（Maeda et al. 2019) 内に含まれる主要因子の発現量を目的変数としたeGWAS解析によって、より作用点に近い果実形状決定分子経路を捉えることを目指している。
同時に、カキ主要品種「平核無」と、そのソマクローナル変異に由来するコマ型状果実を着果する「孝子丸」において経時的な果実形状変化を楕円フーリエ記述子の主成分によって表現し、果実内部における細胞分裂・肥大パターンと比較解析を行った。これらの二品種の差異は果実の細胞分裂期後期において顕在化し、この時期周辺のトランスクリプトームの連続的な相関解析によって、二品種間の形状差異を決定する候補とみられるNAC様転写因子などを同定した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

幅広い品種・系統群を活用したGWASおよびeGWAS解析がうまく機能しており、当該年度からスタートしたソマクローナル変異による点変異系統を利用した比較解析からも有用な結果が得られている。これまでに得られたサイトカイニンシグナル経路を中心とした果実形状に関わる生理学的な分子経路を統合・活用することで、カキ属に特異な進化を反映する果実形状の決定機作に一定の知見が得られると期待される。

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られている果実形状に連関する因子群の機能照明を行う。具体的には、サイトカイニンシグナル伝達系に寄与するKNOX遺伝子群のうち果実形状とリンクした共発現ネットワークに存在するもの、平核無-孝子丸間のトランスクリプトーム解析によって得られたNAC様転写因子などを構成的発現もしくはNativeプロモーター下での制御で極早咲きのキウイフルーツ系統（Varkonyi-Gasic et al. 2019)やタバコに導入して果実系や細胞分裂パターンにおける形質調査を行う。同時に、成長段階におけるカキ果実へトランジェントレポーターアッセイを行うことで、これまで同定してきた因子間の制御上の上下関係やネットワークのつながりについて検証を行っていく。