Elucidation of the mechanism of petaloid sepal formation in polymorphic flowers of hydrangea

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05628
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: 上町 達也 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (40243076)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 花弁状がく片 / アジサイ / トランスクリプトーム / ゲノム / 装飾花 / 手まり咲き / 花弁化

Outline of Annual Research Achievements

花弁状がく片の形成とAP1相同遺伝子との関係を明らかにするために，昨年度にIso-seq解析（PacBio Sequel）により構築したリファレンス配列をもとに13個のAP1相同遺伝子isoform配列を単離した．これらのisoform配列についてアジサイゲノムデータベース（このゲノムデータベースの遺伝子予測には，本研究のトランスクリプトームデータが用いられている）で検索した結果，アジサイの花や花芽で転写活性を持つAP1相同遺伝子の遺伝子座は合計5個であることが推定された．13個のAP1相同遺伝子isoform配列に対して，ガクアジサイ野生種1系統の装飾花と非装飾花の未発達花蕾を用いたショートリードのRNAseq解析による発現比較を行った結果，HmFUL-3遺伝子が装飾花で強く発現していることが明らかとなった．
2組の花房型変異系統を用いたRNA-Seq解析データを用いて，花房型の変異に関与している可能性のある候補遺伝子の探索を行った．RNAseqショートリードデータをもとにtriniyにより構築された転写産物アイソフォームの中で，構造が類似しており1つの変異により生じたと思われる2種類のアイソフォームで，原品種と突然変異系統で発現量に差があるものを探索した．その結果，2組の花房型変異系統において，それぞれ51組と30組の配列が特定された．さらに，これまでに奈島らが行った花房型に関するQTL解析データを用いて絞り込みを行った結果，花房型変異遺伝子座の候補遺伝子がいくつか選抜された．一方，1組の花房型変異系統を用いて，PacBio SequelIIでのシークエンスを行い、HiFiリードを取得した．今後，原品種と突然変異系統のゲノム配列比較を行い，上述の解析結果と照らし合わせることにより，花房型制御遺伝子座を決定する．

Research Products

• [Journal Article] Genome sequence of Hydrangea macrophylla and its application in analysis of the double flower phenotype. (2021)
  • Author(s): Nashima, K., K. Shirasawa, A. Ghelfi, H. Hirakawa, S. Isobe, T. Suyama, T. Wada, T. Kurokura, T. Uemachi, M. Azuma, M. Akutsu, M. Kodama, Y. Nakazawa and K. Namai.
  • Journal Title: DNA Research Volume: 28 Pages: dsaa026
  • DOI: 10.1093/dnares/dsaa026
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research