Identification of epistatic and breaking genes responsible for interspecific hybrid incompatibility in pepper

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02981
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 細川 宗孝 近畿大学, 農学部, 教授 (40301246)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白澤 健太 公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 主任研究員 (60527026) ; 安井 康夫 京都大学, 農学研究科, 助教 (70293917)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: トウガラシ / タカノツメ / Bionano / 連鎖地図 / リファレンス / Capsicum / 種間交雑 / 交雑不和合性

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの実験で、タカノツメを用いた新規リファレンスゲノムを作成した。また、各マーカーについての連鎖の不具合についてBionanoを 用いて連鎖地図を作成した。これらから、現在我々が原因遺伝子が座乗すると考えている33I, 186I,81Iという3つのコンティグが1列に並ん でいることが確認された。すなわち、これまでのCAPsマーカーによる遺伝子の予測が正しかったことが確認された。そこで、連続戻し交雑を 行い、交雑和合性品種と不和合性品種のゲノムをランダムに配置した交雑集団を用いた、形質とジェノタイピング結果が異なる系統、すなわち 組み換え系統の探索を行った。その結果、2系統の組み換え系統を得ることができた。それら2系統の組み換え系統のリシークエンスを行い、 新たに作出したタカノツメHiFiリードに貼り付けたところ、31I-186I-81Iコンティグの81の末端部2.7Mの領域に原因遺伝子が存在することが明 らかとなった。推定領域が2.7Mと大きいことから、この領域における絞り込みを進めるために更に500系統の交雑集団を用いて組み換え系統の 探索を行い、4系統の組み換え体を見つけることができた。また、推定組み換え領域では、複雑な遺伝子の組み換えが認められていることから 、このようなゲノムのシャッフリングが交雑不和合性とどのように関係するのかが課題となった。今回、HIfiとBionanoを用いたことがブレークスルーとなり、推定領域の特定が大きく進んだ。また、慶長分裂組織のRNAseqデータも集めており、これらのデータ解析も進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

特定を目指しているB遺伝子まで残り2.7Mまで迫ることができた。また、リファレンスを作り直したり、Bionanoによる連鎖地図の作成などを含めて、着実に遺伝子に迫れていると考えている。遺伝子に近づきながらまた戻る、ということはないと想定され、結果に近づいていると考えている。

Strategy for Future Research Activity

着実に進んでいるため、このまま進めたいと思う。研究チームもうまく調和が取れており、今年は論文まで進みたいと考える。残りの研究は推定範囲を狭めること、RNAseqによる遺伝子の抽出、VIGSによる確認、である。技術や材料は全て入手している。