ソバにおける異形花型自家不和合性の制御機構の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05974
• Research Institution: Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences
• Principal Investigator: 相井 城太郎 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 准教授 (10391591)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ソバ / 異形花型自家不和合性 / 同形花型自家和合性 / Sハプロタイプ

Outline of Annual Research Achievements

フツウソバの生殖は、異形花型自家不和合性に基づき行われる。異形花型自家不和合性は、複雑形質の代表的な例であり、S座に集約される遺伝子複合体S-supergeneによって、花の形態多型と花粉の自他認識が制御されている。そこで、ソバのS座が如何にして複数の形質を制御しているのか、遺伝的基盤を明らかにするために、花器官のトランスクリプトーム解析及びSハプロタイプ間の比較ゲノム解析を実施する。
これまでの研究で、S座を構成する遺伝子群の一つであるS-ELF3領域が欠失したS-del1変異体を発見している。S-del1変異体は、同形花で自家和合性を示す。そこで、S-del1変異体の花粉を自殖形質供与親とし、ゲノム全域がホモ接合状態であるフツウソバ戻し交雑自殖系統群（BILs）を育成した。そのBILsからSdel1とsハプロタイプをもつ準同質遺伝子系統（NILs）を作出した。Sdel1ハプロタイプをもつNILの雌蕊は、雌蕊の長さが完全に長花柱花形質にシフトしていた。これまでの研究から、短花柱花と長花柱花における雌蕊の形態的差異は、雌蕊を構成する細胞数と細胞サイズの総和の差に起因することを明らかにしている。本研究で作出したSdel1ハプロタイプをもつNILの雌蕊は、雌蕊の長さが完全に長花柱花形質にシフトしていることから、そのS座欠失領域に細胞数と細胞サイズを制御する遺伝子が存在することが示された。また、Sdel1ハプロタイプをもつNILは、雌蕊と雄蕊ともに花粉の自他認識応答が破綻していた。このことは、Sdel1ハプロタイプのS座欠失領域に花粉の自他認識を制御する遺伝子が含まれていることを示している。今後は、S座欠失領域の塩基配列解析と、その領域から転写されるRNAを見出すことで、異形花型自家不和合性の遺伝的基盤を明らかにする。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究代表者が引き続き病気加療中により研究を十分に進展させることができなかったため、進捗状況は「遅れている」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、上記の計画に基づき、花器官のトランスクリプトーム解析及びSハプロタイプ間の比較ゲノム解析を予定していたが、研究代表者が引き続き病気加療中のため研究計画の見直しを行った。具体的には、各種のSハプロタイプをもつ個体における花器官のトランスクリプトーム解析及び比較ゲノム解析を実施することで、S座による異形花型自家不和合性を制御する遺伝的基盤を明らかにする。また、研究成果の発表等として、学会大会等での報告を実施する（日本育種学会等を予定）。

Causes of Carryover

研究代表者が病気を発病し、加療のために研究活動に遅れが生じたため。