2021 Fiscal Year Annual Research Report
アポミクシス形質を獲得してクローン胚を形成するコムギの作出と関連遺伝子の同定
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19H02935
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
松岡 由浩 神戸大学, 農学研究科, 教授 (80264688)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宅野 将平 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教 (20547294)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ヘテロシス固定 / 2n配偶子 / 単為生殖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食糧生産を巡る状況が厳しさを増す今日、「いかにしてヘテロシス（雑種強勢）が分離しない永久ハイブリッド品種を作るか」は育種科学の核心的課題である。アポミクシス（無融合種子形成）は、クローン種子を形成することにより、ヘテロシスを固定する。しかし、パンコムギでは、アポミクシスは知られていない。本研究では、コムギ系統を交配し、アポミクシス形質を獲得してクローン胚を形成するコムギを作出することを目的とする。さらに、ゲノム・トランスクリプトーム解析により、アポミクシス形質発現に関わるコムギ遺伝子を同定することを目指す。上記の目的を達成するために実施した実験等により今年度は次の成果を得た。
・アポミクシスは、雌性の非還元配偶子（減数分裂の回避により生じる配偶子。体細胞と同じ数の染色体をもつ）が単為生殖して発現する。今年度は、非還元配偶子を形成するコムギ系統LDNと単為生殖するコムギ系統 (Var)-Salmonを交配して雑種（F1）に、LDNを交配して得た(Var)-Salmon-LDN_F1BC1、にLDNを1回戻し交配し、(Var)-Salmon-LDN_F1BC2を得た。
・アポミクシス形質発現に関わる遺伝子アリルをもつタルホコムギ系統のゲノム配列を新規に取得するため、高分子DNAを抽出し、次世代シークエンサー解析（ロングリード）により、追加のゲノムデータを取得した。そして、このタルホコムギの新規ゲノム配列を構築するための解析を進めた。
・単為生殖するコムギ系統(Kot)-Salmonの幼穂由来からRNAを用いてRNA-seq解析を行った。また、このコムギ系統に特異的に発現する遺伝子を探索するための解析を開始した。
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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
本年度は、コムギ系統LDNと単為生殖するコムギ系統 (Var)-Salmonを交配して得た雑種(Var)-SalmonF1BC1_LDNにLDNを戻し交配し、(Var)-Salmon-LDN_F1BC2を得ることができた。また、アポミクシス形質発現に関わる遺伝子アリルをもつタルホコムギ系統の新規ゲノム解析と単為生殖するコムギ系統(Kot)-Salmonの幼穂由来RNAを用いたRNA-seq解析を予定通り実施できた。一方、予定していた単為生殖を発現する未受粉完熟小花の顕微鏡で観察について、コロナ感染拡大の影響で、海外共同研究者が来学できなかったため、実施できなかった。これらにより、本研究は「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・非還元配偶子を形成するコムギ系統LDNと単為生殖するコムギ系統 (Var)-Salmonを交配して作出した雑種（F1）にLDNを2回戻し交配した系統（(Var)-Salmon-LDN_F1BC2）栽培・育成し、LDNを戻し交配して、雑種（(Var)-Salmon-LDN_F1BC3）を得る。戻し交配は、来年度以降も継続し、連続戻し交配として実施する。
・次世代シークエンサー解析（ロングリード）により取得した追加データを加えてアッセンブル・スカフォールディングすることにより、アポミクシス形質発現に関わる遺伝子アリルをもつタルホコムギの新規ゲノム配列を取得する。
・単為生殖を発現する小花の胚を顕微鏡で観察するため、未受粉完熟小花組織の透明化プロトコールの改良進めるとともに、固定・パラフィン包埋・切片化する方法を検討する。
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