遺伝学とナチュラルバリエーションを用いた倍数体植物のＤＮＡダメージ耐性機構の解明

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23770007
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 稲垣 宗一 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 助教 (00597883)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: 倍数性 / 植物 / ゲノム維持

Research Abstract

本研究はシロイヌナズナの4倍体植物が通常の2倍体植物に比べてDNA損傷に強くなるメカニズムを理解することを目的とし、これまでに同定されているゲノム維持機構に関わる因子の変異体から４倍体を作製し、2倍体と比べてDNA損傷に抵抗性を示さない変異体を探索した。その結果、相同組み換え修復に関わるRAD51遺伝子群の変異体では、4倍体におけるDNA損傷抵抗性が見られなかった。この結果は、4倍体では相同組み換え機構が活性化されることにより、DNA損傷抵抗性が獲得されることを示唆している。さらに興味深いことに、これらの変異体由来の4倍体では頻繁に発生異常が観察された。このことは、これらの変異体の4倍体ではゲノム維持機構に異常をきたした結果、ゲノム再編成が起きやすくなっている可能性を示唆する。今後はこれら変異体の4倍体のゲノムにどのような異常が起きているかをゲノム解析によって明らかにする予定である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の予定である変異体スクリーニングは概ね終了し、必要な因子は同定できた。さらに目的の変異体由来の4倍体で発生異常が観察されたので、今後の発展に期待ができる。

Strategy for Future Research Activity

4倍体植物におけるゲノム維持機構を明らかにするため、4倍体で相同組み換えがどのように変化しているかを調べる必要がある。まず、4倍体と2倍体でDNA鎖切断の修復の効率を比較し、さらに変異体でも比較する。また相同組み換えレポーターを用いて組み換え頻度を測定する。相同組み換え遺伝子の変異体由来の4倍体で見られる発生異常のメカニズムを調べるために、まずその遺伝様式を調べ、さらに次世代シーケンサーを用いて、ゲノム解析および発現解析を行い、発生異常個体に起きたゲノムの異常を突き止める。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

今年度は次世代シーケンサーを用いてゲノム解析を行うため、前年度からの繰越を用いる。

Research Products

• [Journal Article] Programmed induction of endoreduplication by DNA double-strand breaks in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Sumiko Adachi, Kazunari Minamisawa, Yoko Okushim, Soichi Inagaki, Kaoru Yoshiyama, Youichi Kondou, Eli Kaminuma, Mika Kawashima, Tetsuro Toyod, Minami Matsui, Daisuke Kurihara, Sachihiro Matsunaga, Masaaki Umeda
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A Volume: 108 Pages: 10004-10009
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1103584108
  • Peer Reviewed