2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K05571
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
山本 将之 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (10456402)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リグナン / ゴマ / セサミノール / セサミン / セサモリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではゴマリグナンの生合成経路の解明を目的に、I. セサミノール含有形質、II. 総リグナン含有形質を制御する遺伝子の同定を試みている。
I. セサミノール生合成に関与する可能性が高いと考えられた遺伝子領域に存在する、3種の候補遺伝子の発現を再度、詳細に調査した。しかしながら、これらの候補遺伝子の発現パターンとセサミノール蓄積パターンの間に相関は認められなかった。
そこで、再度セサミノール含有形質に関わる遺伝子領域の絞り込みを行うため、次世代シーケンスを用いたQTLの同定法であるQTL-seq解析を行った。セサミノール低含有系統と高含有系統の交雑に由来する組換え自殖系統から、セサミノール高含有個体および低含有個体を育成し、QTL-seq解析に供した。現在は得られたデータを解析し、候補遺伝子領域の同定を行っている。
II. 前年度、総リグナン含量の決定に関与する可能性が高いことが示されたSNPは、NAC型転写因子のコード領域に存在する。今年度はこの転写因子のゴマリグナン総含量の制御に関する更なる知見を得るため、まず総リグナン高含有系統（野生型アレルを有する）と低含有系統（変異型アレルを有する）の交雑に由来するF2集団を育成し、当該アレル型と総リグナン含量の関連性を調べた。その結果、野生型アレルのホモ接合体の個体はリグナン含量が高く、変異型アレルのホモ接合体およびヘテロ接合体の個体はリグナン含量が低い表現型を示し、この転写因子が総リグナン含量の決定に関与することが明らかとなった。続いて、この転写因子の標的遺伝子の探索を行った。この転写因子のシロイヌナズナのホモログは、MYB型転写因子の発現を制御することが報告されている。そこでゴマの相同なMYB遺伝子について、高および低総リグナン系統の登熟種子での発現を調査したが、リグナン含量と発現パターンに関連は認められなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
I.のセサミノール含有形質の解析において、これまでに絞り込んでいた遺伝子領域に存在する候補遺伝子について再解析を行ったが、いずれの遺伝子も登熟種子における発現パターンとセサミノール蓄積パターンの間に関連性が見られなく、候補遺伝子の同定に至らなかった。この原因として、セサミノールは登熟種子の後期に蓄積するため、温度などによる登熟の進行の影響を受けやすいと考えられた。また、原因遺伝子が他に存在する可能性も考えられた。そこで、今後は温度や光条件などの環境を一定にした室内で材料を育成し、登熟後期のステージにおけるRNA-seq解析を行い、これまでの候補遺伝子も含めて、セサミノール蓄積と関連して発現する遺伝子を探索する。すでに異なる手法で原因遺伝子座を絞り込むためにQTL-seq解析にも着手しており、これらの解析を通じて、セサミノール生合成に関わる新規遺伝子が単離できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
I. セサミノール含有形質の解析
今回の解析では候補遺伝子の登熟種子での発現パターンとセサミノール蓄積パターンの間に関連性が認めれなかった。その原因の一つとして、進捗状況で述べたとおり、セサミノールは他のゴマリグナンと異なり、種子登熟の後期に蓄積するため、セサミノールが完全に蓄積する前に高温により登熟が終了してしまうなどの環境の影響を受けやすいことが考えられた。また、異なる遺伝子が原因遺伝子である可能性も十分に考えられる。そこで、今後は温度や光条件をコントロールした室内で育成した材料を用いて、セサミノール蓄積時期のRNA-seq解析を行う。加えて、すでにとりかかっているQTL-seqの解析を進め、両解析を通じて新規なセサミノール生合成遺伝子の同定を行う。
II. 総リグナン含有形質の解析
概要で述べたように、NAC型転写因子がゴマリグナン総含量の制御に関わることが明らかとなった。今後は、この転写因子がどのような機構でリグナン含量を制御するかを明らかにするために、当該遺伝子について野生型および変異型の対立遺伝子を持つ系統の登熟種子を用いてRNA-seqを行い、両系統で発現の異なる遺伝子を調査することで、当該遺伝子の下流で作用する遺伝子を同定する。
さらにNAC型転写因子以外の総リグナン含有形質に関わる遺伝子の同定も進める。これまでにNAC型転写因子遺伝子については野生型を示す、ゴマリグナンの総含量の低い系統と高い系統を複数ずつ用いて交雑とF1の育成を行った。今後は交雑に由来する複数のF2集団を育成しQTL-seq解析を行い、リグナン総含量の決定に関与する遺伝子の同定を行う。
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| Causes of Carryover |
材料の育成状況により、令和元年度に次世代シークエンサーを用いた解析が行えなかったものがあった。そこで、解析を令和2年度に行うため繰り越した。
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