2019 Fiscal Year Research-status Report
アジサイにおける異形型の花弁状がく片の形成機構の解明
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18K05628
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
上町 達也 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (40243076)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アジサイ / がく片 / 花弁 / 弁化 / 装飾花 / 八重咲き / 手まり咲き / トランスクリプトーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アジサイの花芽，小花，葉などを用いたIso-seq解析（PacBio Sequel）により，新たにリファレンス配列を構築した．八重咲きと一重咲きの装飾花と非装飾花の合計6サンプルを用いて，ショートリードのRNA-seq（Illumina）を行い，リファレンスへのマッピングによる発現比較解析を行った．装飾花と非装飾花間で発現比較を行った結果，八重咲き型１品種と一重咲き野生種1系統において，共通して装飾花と非装飾花間で発現量に差（FDR<0.05）があるisoformが315個特定された．これらの中には，LEAFY相同遺伝子や，MADS-box型転写因子、RADIALIS相同遺伝子，MYB型転写因子など33個の転写因子が確認された．これらの遺伝子の働きにより，装飾花と非装飾花の形態的な違いが生じることが示唆された．
八重咲き表現型に関与する遺伝子の探索のために，一重咲き野生種１系統‘新島’と八重咲き２品種の装飾花について発現量の比較を行った．一重咲きと八重咲きで発現量に差の認められたisoformは約3000個で，AP1相同遺伝子，PI相同遺伝子，SEP4相同遺伝子などが含まれていた．これらのisoformのうち，八重咲き品種の‘城ヶ崎’でのみ発現しているものがあり，配列の一部にレトロトランスポゾン様配列の挿入が認められた．八重咲き変異の原因となった遺伝子座である可能性があるため，次年度に詳細な解析を行っていく予定である．
これまでの研究において，発現量に差のある遺伝子として，いくつかのSEP相同遺伝子contigが特定されてきた．そこで，最近構築されたばかりのアジサイゲノムデータベースと本研究のisoseq解析をもとに，アジサイのSEP相同遺伝子を特定した．その結果，花形成時に発現するSEP相同遺伝子座が合計6個存在することが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Iso-seq解析によるリファレンス配列を構築した結果，発現量に差のある遺伝子の特定が容易になった．
装飾花と非装飾花の形態の違いに関与する候補遺伝子がいくつか特定された．同一個体に着生する二形花の発現比較であるため，かなり少数の候補遺伝子に絞られた．その結果，がく片の花弁化機構の一端を明らかにすることが出来た．
アジサイにおける八重咲き表現型に関与する候補遺伝子が数多く得られた．上述の装飾花と非装飾花の比較ほど，候補遺伝子を絞り込むことが出来なかったため，推定される機能をもとに更なる絞り込みを行った．その結果，八重咲き変異の生じた遺伝子の可能性があるisoformが見つかった．今後，ゲノム配列を解析していく必要がある．
額咲き型と手まり咲き型の表現型を決定する遺伝子についても，同様の方法で発現解析を行った．しかし候補遺伝子の絞り込みが困難であり，比較方法について，更に検討していく必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
装飾花と非装飾花の遺伝子発現比較により，アジサイのがく片の花弁化機構について，仮説を立てることが出来た．本年度は，詳細なRT-PCRなどの発現解析により，その仮説を検証していく予定である．
八重咲き表現型について，いくつか関与する候補遺伝子が特定された．アジサイの八重咲き表現型が他の多くの植物種で一般に認められるものと大きく異なっていることから推測していた通り，多くの八重咲き植物で特定されている表現型関与遺伝子とは異なった結果が得られた．本年度は，表現型に関与する遺伝子の更なる絞り込みを行っていく予定である．また八重咲き変異の生じた遺伝子座である可能性のあるisoformが得られたため，ゲノム配列を解析する．
花房型制御遺伝子については，これまで多くのショートリードデータが得られているため，比較方法を再検討して，絞り込みを行っていく予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナの影響で，年度末に予定していた発現解析の一部を年度内にすることができず，次年度に先送りすることになった．また春の学会も要旨発表のみとなり，予定していた旅費を使わなかった．そのためいくらか余剰金が発生した．
次年度では，本年度に予定していた発現解析に加え，前年度から先送りした発現解析も行う．また本年度の研究により変異の生じた原因の遺伝子座として示唆された候補遺伝子についてゲノム解析を行う．特に花房型変異に関しては候補遺伝子が多いため，その絞り込みに必要な解析を新たに行う必要がある．試薬や実験キット等の消耗品に加え，予算的に可能であれば受託による解析も行いたいと考えている．
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