2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26252001
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松岡 信 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (00270992)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 育種学 / 遺伝学 / 遺伝子 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、イネの穂におけるタネの付き方（穂構造）の分子機構を明らかにすべく、穂構造決定に関与するQTL遺伝子単離の新手法確立と遺伝子間ネットワーク構築にある。穂構造は収量の多寡に関与する重要形質であり、従前様々な研究が行われており、最近はQTL遺伝子も単離・解析され始めた。しかしQTL遺伝子の単離・解明は多大な労力を要する一方、1遺伝子の解析だけでは、穂構造構築に対する包括的理解にはほど遠い。本研究では、多収インド型品種ハバタキとコシヒカリの交雑自殖系統群（BILｓ）を用いて、穂構造を規定する形質による形質QTL解析と、穂形成時の全遺伝子の発現QTL遺伝子を統合し穂構造に関与する遺伝子群を網羅的に抽出する。さらにこの解析により、穂形成の遺伝子ネットワークを構築する。
上記目的を達成するための最初の事例として、7番染色体長腕に座乗する１次枝梗長伸長に関わるQTL・qPBL7の単離を目指した。QTL qPBL7は7番染色体長腕に座乗し、ハバタキ型アリルが１次枝梗長伸長を助長することが穂構造の詳細な解析により確認された。そこで、同領域内に存在する発現QTLを行い当該領域に座乗するコシヒカリ・ハバタキ間で発現が異なる遺伝子を候補とすることで迅速なQTL原因遺伝子の単離を試みた。これまでに当該領域に穂構造決定に関与する可能性が考えられたMADS18が座乗し、その遺伝子発現がコシヒカリアリルにおいてハバタキよりも高いことが確認された。そこで、MADS18がqPBL7であることを実証するために「現在までの達成度」で述べたような実験を行った。さらに、それ以外のQTLについても同様な実験を進めており、これらより、形質QTLの原因遺伝子の単離の際に、発現QTL情報を加味することで、原因遺伝子の迅速な特定・単離が可能となることの事例紹介を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ハバタキの7番染色体長腕に座乗するアリルが１次枝梗長伸長助長するQTL qPBL7について、同領域内に存在する発現QTLを探索しそれを候補遺伝子とすることで迅速にQTL原因遺伝子の単離の事例証明を試みた。これまでに以下に述べる実験を行った。（1）コシヒカリ遺伝背景のBIL系統においてqPBL7領域がハバタキ型になるとMADS18発現量は低下（ハバタキアリルと比較してコシヒカリアリルが発現量について機能獲得型と推定）、（2）MADS18周辺での染色体組替え系統群を用いたファインマッピングによりqPBL7はMADS18を含む90kbの範囲に存在、（3）コシヒカリとハバタキ遺伝子間で5’非翻訳領域に6bpの欠損が存在し、このインデルがMADS18発現量の違いを引き起こすと予測、（4）コシヒカリMADS18遺伝子を、qPBL7領域をハバタキゲノムに置き換えたコシヒカリSLに導入すると、1次枝梗長が減少する、（5）MADS18アンチセンス形質転換体は1次枝梗長が増加した。以上より、qPBL7の原因遺伝子がMADS18であるとする想定は非常に蓋然性が高いと予想された。さらに、qPBL7以外の穂構造関連QTLについても、「今後の研究の推進方針」に述べるような取り組みを進めており、本研究期間内に、形質QTLの原因遺伝子の単離の際に、発現QTL情報を加味することで、原因遺伝子の迅速な特定・単離が可能となることの複数個の事例を紹介することが可能であるめどが立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
7番染色体長腕に座乗する１次枝梗長伸長に関わるQTL・qPBL7については、1次枝梗長が増加したMADS18アンチセンス形質転換体の育成についてその形質評価を組み換え温室で行った為に穂構造の厳密な評価は困難である。そこで、九州大学の変異体ライブラリーのTilling法によるスクリーニングから得たMADS18機能欠失型変異体2系統を用いて、qPBL7原因遺伝子がMADS18であることの最終確認を得ることを試みる。
さらに、「QTL遺伝子単離の簡便化に穂形質QTLと発現QTL情報の融合が有効」であることのqPBL7以外のケーススタディーとして、上位枝梗の長さと着粒数を制御する1番染色体に座乗するQTL（qUPL1等）、下位枝梗の長さと着粒数を制御する７番染色体に座乗するQTL（qLPA7等）、上位枝梗の密度と着粒数を制御する８番染色体に座乗するQTL （qUPB8）を標的にした解析を進める。さらに、以前、解析を行った1番染色体上腕に座乗するGn1領域には、既に単離したGn1a遺伝子以外に、少なくとも2つの穂構造に関わる遺伝子が座乗していることが確認されており、これらのQTL遺伝子についても単離を試みる。qUPL1、qLPA7及びqUPB8に関しては、当該領域に座乗する候補遺伝子の近傍で組み換えた集団は既に作成済みであり、申請期間を通して順次マッピングを進める。なかでも、qUPB8は約36kbの領域まで既に絞りこんでおり、発現QTLから類推される有力な2個の新規遺伝子について、過剰発現やノックダウン個体での確認作業を優先して進める。さらに、qUPL1、qLPA7についても、候補領域内に１つまたは２つの穂構造決定に関連すると予想され且つ発現が異なる遺伝子が座乗することが確認されており、これらについてqPBL7と同様な方法で解析することで、それらの原因遺伝子であることを確認する。
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