OsMADS18の遺伝子重複がイネ育種に与えた生理形態学的意義の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K20584
• Research Institution: Iwate Biotechnology Research Center
• Principal Investigator: 野村 ちひろ 公益財団法人岩手生物工学研究センター, ゲノム育種研究部, 契約研究員 (70965384)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: イネ / 遺伝子重複 / コピー数多型 / CNV / OsMADS18

Outline of Annual Research Achievements

水稲品種「ひとめぼれ」では、ゲノム上にOsMADS18遺伝子が重複して存在している。このOsMADS18の遺伝子重複がイネの生理形態に与える影響を解明することを目的として研究を進めた。
本年度は、OsMADS18を含むゲノム重複領域内を認識するgRNAを用いたCRISPR/Cas9により、ひとめぼれゲノム上に二つ存在するOsMADS18の一方を切り出した形質転換体（T0）を作成することに成功した。得られた形質転換体の世代を促進し、後代（T1）の中から異なるカルス由来のヌル分離個体を複数選抜することができた。
また、遺伝子重複の有無は通常のPCR法によって識別することができる一方で、遺伝子重複がヘテロまたはホモで存在している場合の個体の識別はこれまで困難となっていたが、ゲノム重複と無関係のゲノム領域のDNAのPCR産物をコントロールとし、ゲノム重複の接合部のDNAのPCR産物を定量PCRで解析することにより、遺伝子重複がヘテロで存在する個体とホモで存在する個体を識別する方法を確立した。
ゲノムワイド関連解析およびQTL解析によって、これまでにOsMADS18近傍に葉身幅に関するピークが検出されているため、OsMADS18を含む候補領域についてファインマッピングを実施し、葉身幅に関する遺伝子が存在する領域を絞り込んだ。
加えて、DNAマーカー利用選抜を実施し、上記のファインマッピングに使用した集団の中からOsMADS18が座乗するゲノム重複を含む1Mbpの領域がゲノム重複の存在しないindica型に置換されたひとめぼれ背景の準同質遺伝子系統を作出し、また次年度により高い精度でファインマッピングを実施するための系統群を選抜することができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

OsMADS18のコピー数多型を人為的に減らした形質転換体を作出し、それらのヘテロとホモを識別し選抜することができたことに加え、OsMADS18の準同質遺伝子系統群の作出も進んだため。

Strategy for Future Research Activity

作出した準同質遺伝子系統やCRISPR/Cas9によってコピー数多型がヘテロとなったヌル分離個体（T1）の後代（T2）を用いて、OsMADS18の遺伝子発現量および生理形態形質を調査するとともに、OsMADS18の遺伝子重複が発生した祖先と選抜過程を解析することで、OsMADS18の遺伝子重複がイネ育種に与えた生理形態学的意義を解明する。

Causes of Carryover

本年度はCRISPR/Cas9によってコピー数多型を人為的に改変した形質転換体の材料の育成を中心に実施した。次年度はそれらの材料を用いた大規模な定量PCRや形質調査等を実施する予定であるため、翌年度分として助成金を請求する必要が生じた。