レタスの結球に関わる遺伝因子の同定およびその育種利用

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06037
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: 小松 憲治 東京農業大学, 農学部, 助教 (90594268)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レタス / 結球

Outline of Annual Research Achievements

1.前年度に引き続き、農業試験場、民間種苗会社等の協力を得てレタス非結球遺伝資源の収集を行った。昨年度は、新たに10系統の非結球個体を譲り受け種子増殖を行った。2.レタス非結球系統のF2分離集団を育成し、非結球個体および結球個体からDNAを抽出、バルク化しハイスループットシーケンサーによるゲノムシーケンシングを行った。バルク分離分析のための解析パイプラインを用い非結球遺伝因子が座乗するゲノム領域の特定を行った結果、非結球形質と強い連鎖性を示すゲノム領域が見出された。また２因子型非結球現象に関わる系統の長鎖ゲノムシーケンシングを行った。3.昨年12月に華中農業大学のグループによってレタスの結球性に関与する主要遺伝子の１つが報告された。同グループは報告の中で、結球性に関わる２つの遺伝子座 (LHL1, LHL2)を見出しており、そのうちLHL2の遺伝子座について原因遺伝子LsKN1を同定し、詳細な機能解析が行われていた。LHL2遺伝子座は上記2のゲノム解析で我々が同定した遺伝子座と位置が酷似しており、同一の変異によって非結球化が生じていると考えられた。そこで、報告にあったLsKN1変異を検出可能なPCRマーカーを設計し、我々が保有する自然発生的な１因子型の非結球系統に対しLsKN1の遺伝型の分析を行ったところ、全ての系統でLsKN1の遺伝型が非結球型であった。そのため、保有する１因子型の非結球系統ではLsKN1の変異によって非結球化していると考えられた。保有する自然発生的な非結球系統の原因因子がいずれもLsKN1であったことから、突発的な非結球個体の発生にはLsKN1遺伝子座が関与していると考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初目標の1つであった非結球遺伝因子の除去については、LsKN1の遺伝型を識別するDNAマーカーを用いて、非結球型のLsKN1をヘテロで保有するかどうかを見極めることで達成できると考えられた。

Strategy for Future Research Activity

予期せぬかたちで１因子型の非結球系統の原因遺伝子が明らかとなった。そのため、今後は原因遺伝子の特定ではなく、LsKN1とレタス非結球化現象の関係性について明らかにしていく。興味深いことに、LsKN1が原因で非結球化する個体が出現する品種では、一定の割合で必ず採取後代に非結球化個体が現れてしまう。通常であれば、系統育成の段階で非結球個体が出現し、非結球因子を保有することが顕在化するはずだが、なぜかそれをすり抜けてしまっている。これは非結球型LsKN1の表現型が気温などの環境要因によって左右されるなど不安定であるためだと考えられる。そこで、温度などの外的要因がLsKN1やその制御下にある因子の発現量に与える影響について調査を行う。他方で、我々は１因子型の非結球系統の解析とは別に、２つの非結球因子が原因で非結球化してしまう系統の解析を進めているが、２因子型に対する解析で見出された遺伝子座は、報告にあったLHL1, LHL2のいずれとも異なっていた。そのため、２因子型の非結球現象に関与する遺伝子の解析を引き続き行う。

Causes of Carryover

コロナウイルス感染防止のため大学への入構が制限されたこと、また研究室の移転作業に伴い、年度前半の研究活動が大きく制限されたため。また競合グループの研究の進捗により研究計画を見直したため。繰り越しとなった助成金は２因子非結球現象解明のためのゲノム解析等に使用する。