Modification of meiotic recombination frequency to enlarge genetic diversity in the cross breeding of rice

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05981
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 奥本 裕 摂南大学, 農学部, 教授 (90152438)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 貴徳 京都大学, 農学研究科, 助教 (00721606) ; 牛島 智一 摂南大学, 農学部, 講師 (50815058)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: イネ / 減数分裂 / 乗換頻度 / 遺伝的変異

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではwx座に異なる突然変異部位をもつ2種類のwx変異遺伝子を利用して、Wx座内の遺伝子内組換えで花粉に分離するウルチ性花粉の頻度を観察することで、乗換頻度に関する変異を観察している。組換え頻度に関する変異体のスクリーニングでは、花粉分析を多数の個体に行うのは困難なので、花粉の代わりにウルチ性胚乳の分離を指標にして変異体のスクリーニングを試みる。組換え頻度に関する突然変異誘発を試みるため重イオンビーム（プロトン）をwx座に関してヘテロ個体が分離しているF2種子に200Gyおよび300Gyの線量で約1000粒ずつ照射した。照射当代の個体を水田に移植後、全個体からDNAサンプルを採取してWx座に関してヘテロ個体を特定した。200Gyに比べて300Gy照射区の種子稔性が著しく低下したことから、200Gy照射区のヘテロ個体を中心に採種して次年度の材料とした。ヘテロ個体から採種したので、後代では約半数がヘテロ個体となる。劣性突然変異が原因遺伝子なら、ヘテロ個体の中の25％が乗換頻度が上昇してウルチ性胚乳を分離する割合が高くなると期待される。
また、減数分裂期のストレス処理によって乗換頻度が上昇する現象が確認されていることから、異なる突然変異部位をもつ2種類のwx変異遺伝子をヘテロで保有する個体を水耕栽培して、減数分裂委期に塩ストレス処理を行うと同時に幼穂をサンプリングした。サンプリングした幼穂の一部は、葯の顕微鏡観察を行ってサンプリング時の葯の発育ステージを確認した。サンプリングした幼穂から抽出したRNAに関しては減数分裂期特異的に発現している遺伝子をマーカーにして減数分裂期の葯のサンプルを特定し、その葯から抽出したRNAをRNAseq解析の材料とした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

おおむね計画通りに実施できた。コロナ禍で4月からの材料育成ができず、ストレス処理をした材料からのRNA抽出作業が秋から冬にかけて実施せざるを得なかった影響で、RNAseqの解析用試料の調整が遅れ、年度内に結果を出すことができなかった。

Strategy for Future Research Activity

突然変異体のスクリーニングを照射後代を用いて実施するとともに、RNAseq解析で得られた情報をもとにして減数分裂期の乗換頻度上昇に関連する遺伝子の候補の絞り込み実施する予定である。RNAのサンプルを幼穂全体から抽出調整しているため、候補遺伝子の葯での発現をin situを用いて確認する予定である。

Causes of Carryover

年度内に外部委託する予定であったRANseq解析用のRNA試料の抽出・調整作業が2021年2月にずれ込んだため、次年度に解析を実施することにしたため。