キスゲ属における花時計遺伝子の進化過程の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06823
• Research Institution: Azabu University
• Principal Investigator: 新田 梢 麻布大学, 生命・環境科学部, 特任助教 (60589448)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 進化 / 開花時間 / トランスクリプトーム / RNA-Seq / キスゲ属 / Hemerocallis / 植物ゲノム / 送粉

Outline of Annual Research Achievements

キスゲ属の近縁種、ハマカンゾウとキスゲの花形質は、特定の送粉者の活動時間・視覚・嗅覚に、開花時間・花色・花香が協調的に適応したと考えられる。特に、開花時間は生殖隔離に関わる重要な形質である。送粉適応した花形質が、ハマカンゾウのような昼咲きのアゲハチョウ媒の状態からキスゲの夜咲きのスズメガ媒の状態へと進化した過程を解明するために、本研究では、遺伝子解析を行い、ハマカンゾウとキスゲの開花時刻の違いに関与する遺伝子「花時計遺伝子」を特定することを目的に研究を実施している。
2019年度は、開花時刻の違いに関与する遺伝子の探索のために、これまでに得られたRNA-Seqからの配列データ解析、花と葉組織のサンプリング、ゲノムシーケンス用のライブラリ作成実験を行った。つぼみから開花開始まで６時間間隔で採集した花組織から、HiSeq2500（Illumina）を用いたRNA-Seqについて、ハマカンゾウとキスゲで概日時計に関わる遺伝子群の発現パターンを比較したところ、２種で発現パターンが違う遺伝子があった。また、ハマカンゾウとキスゲについて、Chromiumゲノムシーケンス（10xＧＥＮＯＭＩＣＳ）を行うために、基礎生物学研究所の生物機能情報分析室の協力のもと、ゲノムＤＮＡの抽出とＧenomeライブラリ作成を行った。
2020年度以降は、ゲノムシーケンスの解析を行い、ハマカンゾウとキスゲの全ゲノム解析を行うとともに、概日時計に関わる遺伝子の配列比較を行う予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでに得られたRNA-Seqの配列データを解析すると、複数の類似した遺伝子候補がある可能性や、遺伝子配列内に塩基多型がある可能性があり、ゲノムシーケンスを行うことにしたため、当初の計画よりも時間がかかると見込まれる。
2019年度は、共同研究先と連携し、実験用植物組織のサンプリングやゲノムシーケンスのライブラリ作成の実験は完了したため、初年度としてはおおむね順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

これまでのRNA-Seqのデータから、概日時計に関する遺伝子を探索したところ、複数の配列候補がある可能性があったため、ゲノムシーケンスを実施することにした。当初の計画よりもデータ解析に時間がかかると見込まれるが、2020年度は共同研究先と連携し、配列データからの全ゲノム解析を推進する。ハマカンゾウとキスゲの遺伝子の比較を行い、成果を学会や論文で発表する。

Causes of Carryover

研究成果を学会発表や論文として発表できなかったこと、実験内容の変更によって、次年度使用額が生じた。次年度は、実験やデータ解析を進めるとともに、研究成果について学会等で発表するようにする。