2020 Fiscal Year Research-status Report
Epigenetic control of plant genome and gene expression by transposons
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18K06301
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
星野 敦 基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / トランスポゾン / アサガオ / DNAメチル化 / ヒストン / 花 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トランスポゾンが関わるアサガオのエピ変異と花色遺伝子の抑制機構の解明を試みている。これまでの研究から、転移酵素をコードするトランスポゾンであるTpnA2のDNAメチル化状態が花色遺伝子の発現に関わることが示唆されている。
昨年度まで次世代シーケンサーを利用してDNAメチル化を解析してきたが、TpnA2の一部等のゲノム中に多数のコピーがある配列は、配列毎に解析することが困難であった。そこで、新学術領域先進ゲノム支援の協力を受けて、一分子リアルタイムタイムシーケンサーによる解析手法の開発と、TpnA2や花色遺伝子のDNAメチル化の解析に着手した。まず、PCRにより解析対象となる領域のシトシンが全てメチル化された、あるいはメチル化されていない配列をコントロールDNAとして準備した。トランスポゾンのような繰り返し配列を含む配列はPCRで増幅することが難しく、メチル化シトシンを用いたPCRも増幅効率が悪い。PCRに用いる酵素、反応温度や時間だけでなく、PCR装置自体も各種試すことで、再現性の良いプロトコールを確立できなかったもののコントロールDNAの増幅に成功した。
一方、アサガオでは標準系統のゲノム配列だけが解読されており、研究に用いているQ0531とはトランスポゾンの配列や挿入位置等が異なっている。そこで、Q0531のゲノム配列も新規に解読することで、トランスポゾンの配列を検討した。その結果、花色遺伝子の制御に関与する可能性があるトランスポゾンの配列は、標準系統とQ0531ではほぼ同一の配列であることが確認できた。
さらに、アサガオの花弁における転写産物を一分子リアルタイムタイムシーケンサーによりカタログ化して解析したところ、TpnA2の転写量は極めて少ないこと等が明らかになった。
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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
従来法ではDNAメチル化を十分に解析することが困難であったことから研究計画を見直す必要が生じたが、DNAメチル化の新しい解析手法の開発に着手したり、Q0531のゲノム配列を新たに解読したりするなど計画以上の進展もあったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
一分子リアルタイムシーケンサーによる解析で、これまでの結果よりも詳細にTpnA2と花色遺伝子のDNAメチル化を明らかにしたい。またリシーケンスにより、エピ変異によって表現型が異なる個体のトランスポゾンの挿入位置も明らかにする。これらの結果と、すでに得られているデータを合わせてトランスポゾンが関わるエピ変異と花色遺伝子の抑制機構について考察する。
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| Causes of Carryover |
新しい解析手法によりDNAメチル化を解析したり、新規に解読したゲノム配列に基づいて解析をしたりするなどして、当初計画よりも精緻に研究目的を達成するため。
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