Unravelling the genetics of leaf formation in unifoliates
| Project/Area Number |
18K06375
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
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| Research Institution | Kanagawa University (2019-2020)
Tokyo Gakugei University (2018) |
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Principal Investigator |
西井 かなえ 神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (50743770)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 茎頂分裂組織 / 葉発生 / イワタバコ科 / ゲノム / ゲノムワイド関連解析 / 次世代シークエンス / 次世代シーケンス / QTL解析 / 次世代シーケンサー / ロングリードシーケンス / ゲノムアッセンブリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、進化的に茎頂分裂組織が退化し、葉に分裂組織を獲得したイワタバコ科ストレプトカルプス植物を用い、分裂組織の進化多様性に関与する分子機構を明らかにしようと試みるものである。
モデル植物として、Streptocarpus rexiiを用い、これまでにゲノムシーケンスを得た。本年度は、得られたレファレンスゲノムのアノテーション解析を行った。これには、S. rexiiのデータに加え、近縁のイワタバコ科のデータを合わせて解析した。2種のゲノムシーケンスと共に、RepeatModeller プログラムによりゲノムリピート配列の解析を行い、イワタバコ科ゲノムリピートライブラリを作成した。公開済みの3種に加え、2種ではSRAより得たRNAseqデータの新規アッセンブリを行い、5種のトランスクリプトームを得た。これらのデータを用いて、makerプログラムによるゲノムアノテーションを行い、今後の解析に重要なアノテーション済みのレファレンスゲノムを得ることが出来た。さらに、葉緑体とミトコンドリア配列は、ロングリードデータからリードを抽出してアッセンブリでき、完全長の環状葉緑体配列を得た。ミトコンドリア配列は、アッセンブリの結果、一本の線状ゲノムが得られた。
葉分裂組織による葉発生に関与する遺伝子同定のため、ロゼット種S. rexiiと一葉種S. grandisの準同質系統植物のゲノムワイド関連解析を行っている。昨年度は約40検体をプール法にてシーケンスしたが、表現型に中間的なものが多くみられたため、本年度は96検体のシーケンスライブラリを個別に作成した。
遺伝子機能に迫るため、S. rexiiに重イオンビーム照射した変異体を作成し、葉分裂組織の変異体単離解析を目指している。本年度は、引き続き変異体集団の育成を行い、計948個体のM1 集団を作成した。現在、表現型のスクリーニングを行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、今後の解析に重要なレファレンスゲノムを得て、そのゲノムアノテーションを行うことができた。その過程で、葉緑体とミトコンドリアのロングリード抽出に成功し、それぞれアッセンブリできた。この方法は、今後のロングリードシーケンスデータを用いた植物ゲノム解析に有用であると考えられる。また、ゲノムアノテーションのために作成したリピートライブラリやトランスクリプトームデータは、本研究以外のイワタバコ科植物にも用いることが出来る有用な遺伝学的資源であり、イワタバコ科ゲノムアノテーションパイプラインとして広く研究に用いることができる。
一方で、葉分裂組織による葉発生を制御する遺伝子単離を目的とし、ロゼット種と一葉種の交配系統（準同質系統）を用いて行っているゲノムワイド関連解析は、COVID-19の影響により、実験室の閉鎖、資材配達の遅れなどが重なり、遅延した。シーケンスライブラリ作成までは本年度内に行うことが出来たが、委託シーケンス解析を完了することができなかった。今後、解析を完了する予定である。
変異体作成は、予定していた個体数（1000個体）にほぼ近い948個体のM1植物を育成でき、M2種子が順調に収穫できている。これは、今後のS. rexiiをモデルとした植物分裂組織の形態形成多様性を理解するための、進化発生学的・遺伝学的研究に非常に有用な実験材料である。本研究では、葉発生・葉形態形成に着目し、変異体スクリーニングを行っている。多くの変異体が葉発生・葉形態形成の変異を示しており、今後は次世代での表現型の確認を行っていく予定である。
全体として、本年度は予定していたゲノムワイド関連解析を完了できなかったため、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本年度ライブラリ作成を行ったゲノムワイド関連解析のシーケンスを行い、そのデータ解析を行う。これまでに得ている40検体のゲノムワイド関連解析データに加え、96検体のデータを新たに取得することで、解析の精度が向上することが期待される。本年度、S. rexiiのアノテーション済みのレファレンスゲノムを得たため、これを用いて今後のゲノムワイド関連解析を行う。ゲノムアノテーションデータが得られているため、ゲノムワイド関連解析結果の解析に有用である。
変異体スクリーニングの結果、現在いくつか候補として得られている葉分裂組織変異体に特に注目し、解析を進める予定である。次世代植物を育成し、親世代と同様の表現型が観察される系統を選抜する。これらの系統に関して、詳細な表現型解析を行う。変異体を野生型と交配させ、遺伝子の同定に必要な交配集団を育成していく。これらの変異体解析により、植物分裂組織の多様化に関与した遺伝子群の同定を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(18 results)
