2019 Fiscal Year Research-status Report
バラ科リンゴ亜連果樹における種間障壁のメカニズム解明とその打破による新規果樹作出
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19K15834
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
森本 拓也 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (90837634)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 属間雑種 / 種間障壁 / リンゴ亜連 / バラ科果樹 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，リンゴ亜連果樹が形成した交雑障壁機構を解明し，それを打破して雑種果樹を効率的に作出する技術開発を行うことである．2019年度はまず申請者が見出したリンゴとナシの交雑障壁因子のマッピングを行った．リンゴとナシの属間交雑では，リンゴを種子親とした場合にニホンナシ花粉は和合となるが，セイヨウナシ花粉は花粉管伸長が阻害されて不和合となる．ナシ属種間で異なる反応をもたらす遺伝因子を特定するために，リンゴを種子親としてニホンナシとセイヨウナシの種間雑種の花粉を交雑することを考えた．この場合，交雑障壁の原因領域において，ニホンナシ由来の対立遺伝子を有する花粉が優先的にリンゴと交雑可能になるため，属間雑種後代では原因領域の対立遺伝子分離比に歪みが生じると推定される．実際に属間雑種を作出してSSRマーカーおよび全ゲノムシークエンス解析によるジェノタイピングを行ったところ，花粉親の第5染色体上に著しく分離比が歪む領域を検出した．この領域ではニホンナシ由来の対立遺伝子が独占的に遺伝しており，上記のモデルに適合する結果が得られた．以上の結果からリンゴとナシの属間障壁は第5染色体上の単一遺伝子座によって支配されることを明らかとした（Morimoto et al., 2020, Tree Genetics and Genomics）．マッピングによって絞り込まれた領域はリンゴおよびナシゲノムを参照した場合に2.7Mb-4.0Mbと推定され，100個以上の遺伝子がアノテーションされていた．これらの遺伝子群には，自家不和合性の共通因子であるSBP1やSSK1のホモログが含まれており，有力な候補遺伝子として考えられる．今後は原因遺伝子の同定に注力するとともに，今回見出した属間交雑障壁機構のナシ属における一般性について議論を加える予定である．
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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
リンゴ亜連の交雑障壁機構の解明に向けた大きな進展がみられ，リンゴとナシの属間交雑を支配する遺伝領域を同定することができた．原因遺伝子の同定に継続して取り組むことで，本研究のゴールである交雑障壁の打破に繋がる知見が得られると期待される．
一方でリンゴ亜連果樹の交雑親和性調査および交雑障壁の遺伝子ネットワーク解析は実験データを取得している段階である．2020年度は交雑親和性の年次反復データを取得するとともに，雄性不稔をはじめとする交雑障壁の分子機構の解析に取り掛かる予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
第一の目標はリンゴとナシの属間障壁因子の同定である．現在はファインマッピングによる原因領域の絞り込みを軸に進めており，2019年度は新たに100系統の属間雑種を作出している．並行してリンゴ亜連果樹のゲノム配列情報を活用したシンテニー解析や多型解析を計画しており，すでに一部の遺伝子では種特異的な多型を検出している．さらに，これまでとは異なるナシ属種間雑種を花粉親（太平洋、二宮など）としたリンゴとの雑種を作出し，交雑障壁の一般性を調査する予定である．作出した属間雑種について第5染色体上に分離比の歪みが検出されるかを解析する．また研究代表者が所属する京都府立大学では大規模なナシ属品種の遺伝資源を保有しており，リンゴとの交雑親和性を網羅調査することによっても交雑障壁の一般性を議論できると考えている．
交雑親和性の調査は2020年度までのデータに基づいて結果を考察する予定であり，進捗によってはナナカマドやサンザシ等にまで研究対象を拡大することも視野に入れている．
交雑障壁の分子機構は雄性不稔および胚致死に関するトランスクリプトーム解析および遺伝解析を計画しており，実験材料の準備までを完了している段階である．
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| Causes of Carryover |
2019年度にはトランスクリプトームデータを用いた遺伝子ネットワーク解析を予定していたが、該当内容を2020年度に実施することとしたため、一部費用を繰り越した．2020年度予算はトランスクリプトーム解析および消耗品目として使用する計画である．
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