Mechanisms of chromosome breakage through the activation of transposable elements by gametocidal genes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20578
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0602:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Yamamori Koichi 京都大学, 農学研究科, 特定研究員 (80964577)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 利己的遺伝因子 / コムギ / 配偶子致死

Outline of Final Research Achievements

Gametocidal (Gc) genes are selfish genetic factors that preferentially transmit themselves to the next generations by inducing chromosome breaks in gametes lacking them. To identify the mechanism of the Gc action, this study aimed to identify the genomic region where the Gc gene causes chromosome breakage and to reveal whether the breaking factor has specific target sites, i.e., specific DNA sequences or chromosomal structures. In this study, I could successfully establish a method of detecting DNA double-strand breaks (DSBs) in the wheat genome, which would allow us to achieve the objectives in the near future.

Free Research Field

植物遺伝育種学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

パンコムギの近縁野生種はストレス耐性などの有益な遺伝子を持っており、染色体添加系統を作成することでパンコムギに導入できる。しかし、1つの染色体には平均数千の遺伝子が座乗しており、有用遺伝子とともに劣悪形質遺伝子も持ち込まれてしまう。そこでGc遺伝子によって染色体を切断し、有用な遺伝子を含む染色体断片を持った系統を選抜する手法が考えられる。Gc遺伝子を用いたゲノム改変技術では、遺伝子組換え実験を伴わないため、安全な改良技術として社会に受け入れられやすいと期待される。本研究でGc遺伝子による染色体切断のパターンが明らかになれば、任意の染色体部位で欠失を誘導する技術の開発につながる可能性がある。