Analysis of molecular mechanism for self-compatibility in Chrysanthemum seticuspe

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05619
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 中野 道治 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 特任助教 (40705159)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 草場 信 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (20370653)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: キクタニギク / 自家和合性 / ポジショナルクローニング / RNA-seq解析 / リシークエンス解析

Outline of Annual Research Achievements

キクタニギクAEV02系統の有する自家和合性変異はキク属の遺伝学研究を可能にする重要な遺伝子資源であり、そのメカニズム解明は、キク属の自家不和合性システムの理解、栽培ギクの新たな育種手法の開発へとつながる。本課題では、キクタニギクモデル系統、全ゲノム情報等を活用し、AEV2が有する自家和合性変異の解明を目指した。
2020年度には、キクタニギクモデル系統Gojo-0の全ゲノム配列決定が完了し、ゲノム中にコードされる遺伝子の総数は約74,000個とされた。このゲノム配列を使用して更にマッピングを進めた結果、Csc1遺伝子座の候補領域は850kbpの区間まで絞り込まれた。この領域には18個の遺伝子が予測されており、これらが原因遺伝子候補となった。その中にはシロイヌナズナでS遺伝子の実体であるSRKに相同性を示すSLPK遺伝子が2個含まれていた。
自家和合性、不和合性系統の葯、柱頭のRNA-seqデータを解析したところ、これら18遺伝子の内、SLPK遺伝子の一つであるSLPK_Rは、自家不和合性系統の柱頭では発現があったのに対して、自家和合性系統の柱頭では発現が認められなかった。
キクタニギク野生系統の自家不和合性であるAEV12、AEV13系統及び自家和合性のAEV02系統についてリシークエンス解析を行い、候補領域の変異検出を行った結果、SLPK_Rの領域ではGojo-0の予測遺伝子では第一イントロンとされる領域において、自家不和合性のAEV12でヘテロ、AEV13がホモとなるSNPが認められた。この領域は遺伝子予測の手法を変えるとエキソン領域に相当し、コード領域とした場合にはナンセンス変異になるものと考えられた。これらの結果より、更なる精査は必要であるもののSLPK_R遺伝子がCsc1遺伝子座の重要な原因遺伝子候補と考えられた。