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Unravelling the genetics of leaf formation in unifoliates

Research Project

Project/Area Number 18K06375
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionKanagawa University (2019-2021)
Tokyo Gakugei University (2018)

Principal Investigator

西井 かなえ  神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (50743770)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
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)
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 / 次世代シーケンス / 次世代シークエンス / 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
Outline of Annual Research Achievements

イワタバコ科に見られる分裂組織の多様性進化を理解するため、Streptocarpus rexiiをモデル種としてゲノム配列の取得とアッセンブリを行った。本年度は、得られたゲノム配列をイワタバコ科のDorcoceras hygrometricumとPrimulina huaijiensisのゲノム配列と比較し、全ゲノム重複解析を行った。この結果として、Primulina huaijiensisとStreptocarpus rexiiに共通するイワタバコ科特有の全ゲノム重複イベントが存在することを示唆した。これらの成果を、ゲノムアッセンブリ、アノテーション結果と合わせて論文として投稿した。
ロングリードシーケンスデータを用いた葉緑体ゲノムとミトコンドリアゲノムの新しいアッセンブリ法を開発し、Plant contig clustering based assembly (PLCL) pipelineとして発表した。この方法をモデル種のシロイヌナズナとイネのデータでも試し、完全長葉緑体ゲノムをアッセンブリできることを示した。
葉分裂組織による葉発生に関与する遺伝子同定のため、一葉種S. grandisとロゼット種S. rexiiの交配集団より得た準同質系統植物集団のDNAサンプルを得ている。本年度、このサンプルを用い、96検体のゲノムシーケンスライブラリを作成した。Illumina社のNovaseqシステムで作成したライブラリのシーケンスを行い、約130Gbのデータを得た。
96検体のデータを、表現型ごとにまとめ、予備的にゲノムワイド関連解析を行ったところ、強いシグナルが見られた。一方で、複数のシグナルがゲノム上に散見され、擬陽性シグナルも多く含まれている可能性を示唆し、今後は擬陽性シグナルを除く方法を開発する必要性が示された。
一方、遺伝子機能に迫るため、ロゼット種S. rexiiの重イオンビーム照射変異体のスクリーニングを行ったところ、一葉形質を示す変異体が観察された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、ゲノム解析を中心に行い、ゲノムアッセンブリ、アノテーション、及びイワタバコ科の全ゲノム重複解析を完了、論文を投稿することが出来た。
変異体のスクリーニングは順調に進んでおり、目的の形質を示す変異体候補の取得に成功した。
一方で、コロナ禍の影響もあり、ゲノムワイド関連解析のためのシーケンスデータ取得に大幅な遅れが見られた。そのため、解析が遅延してしまい、データ解析を完了することが出来なかった。そのため、やや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

予備的なゲノムワイド関連解析の結果、複数の強いシグナルがゲノム上に観察されたが、多くは擬陽性であると考えられる。擬陽性シグナルを減らすため、レファレンスゲノムの連続性を向上させることが有効であると考えられる。そこで、これまでに得られている遺伝子地図と比較し、ゲノムのスカフォールディングを行う。染色体レベルのアッセンブリを作成することを目指し、得られたレファレンスゲノムを用いて再度ゲノムワイド関連解析を行う。同時に、これまでに得られているRADseqデータを用いて、葉発生に関与するQTL解析を再度行い、QTL解析とゲノムワイド関連解析の結果を比較・考察することで、真陽性シグナルを同定することを目指す。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(25 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 5 results) Presentation (6 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Royal Botanic Garden Edinburgh/University of Edinburgh(英国)

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  • [Int'l Joint Research] Cons. Jard. bot. Geneve(スイス)

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  • [Int'l Joint Research] エジンバラ植物園(英国)

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  • [Int'l Joint Research] エジンバラ植物園/エジンバラ大学(英国)

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  • [Journal Article] Mix and match: Patchwork domain evolution of the land plant-specific Ca2+-permeable mechanosensitive channel MCA2021

    • Author(s)
      Nishii, K., Moeller, M., and Iida, H.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0249735

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phylogenomics of Gesneriaceae using targeted capture of nuclear genes2021

    • Author(s)
      Ogutcen Ezgi、Christe Camille、Nishii Kanae、Salamin Nicolas、Moeller Michael、Perret Mathieu
    • Journal Title

      Molecular Phylogenetics and Evolution

      Volume: 157 Pages: 107068-107068

    • DOI

      10.1016/j.ympev.2021.107068

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Virus-induced gene silencing in Streptocarpus rexii (Gesneriaceae)2020

    • Author(s)
      Nishii K, Fei Y, Hudson A, Moeller M, Molnar A
    • Journal Title

      Molecular Biotechnology

      Volume: - Pages: 317-325

    • DOI

      10.1007/s12033-020-00248-w

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] QTL dissection of floral traits in Streptocarpus (Gesneriaceae)2020

    • Author(s)
      Chen Yun-Yu、Nishii Kanae、Kidner Catherine、Hackett Christine Anne、Moeller Michael
    • Journal Title

      Euphytica

      Volume: 216 Pages: 110-110

    • DOI

      10.1007/s10681-020-02647-1

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hormonal crosstalk in the regulation of meristem activity and the phyllomorph architecture in Streptocarpus (Gesneriaceae): a review2020

    • Author(s)
      K. Nishii、A. Spada、Moeller M.
    • Journal Title

      Rheedea

      Volume: 30 Pages: 96-115

    • DOI

      10.22244/rheedea.2020.30.01.04

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A molecular phylogeny of Southeast Asian Cyrtandra (Gesneriaceae) supports an emerging paradigm for Malesian plant biogeography2020

    • Author(s)
      Atkins H, Bramley G, Johnson M, Kartonegoro A, Nishii K, Kokubugata G, Moeller M, Hughes M
    • Journal Title

      Frontiers of Biogeography

      Volume: 12

    • DOI

      10.21425/f5fbg44184

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The family placement of Cyrtandromoea2019

    • Author(s)
      Luna J、Richardson J, Nishii K, Clark J, Moeller M
    • Journal Title

      Systematic Botany

      Volume: 44 Pages: 616-630

    • DOI

      10.1600/036364419x15620113920653

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantitative assessment of anisocotyly in Haberlea rhodopensis and Ramonda myconi2019

    • Author(s)
      Huang B-H, Nishii K, Wang C-N, Moeller M
    • Journal Title

      Edinburgh Journal of Botany

      Volume: 76 Pages: 377-391

    • DOI

      10.1017/s0960428619000179

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Notes on Cyrtandra (Gesneriaceae) from Japan, Taiwan and Batan Island (Philippines)2019

    • Author(s)
      Nishii K, Kokubugata G, Moeller M, Atkins H
    • Journal Title

      Edinburgh Journal of Botany

      Volume: 76 Pages: 333-344

    • DOI

      10.1017/s0960428619000106

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tangled history of a multigene family: The evolution of ISOPENTENYLTRANSFERASE genes2018

    • Author(s)
      Kanae Nishii, Frank Wright, Yun-Yu Chen, Michael Moeller
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 13

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0201198

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A first genetic map in the genus Streptocarpus generated with RAD sequencing based SNP markers2018

    • Author(s)
      Yun-Yu Chen, Kanae Nishii, Sadie Barber, Christine Hackett, Catherine A. Kidner, Karim Gharbi, Atsushi J. Nagano, Akitoshi Iwamoto, Michael Moeller
    • Journal Title

      South African Journal of Botany

      Volume: 117 Pages: 158-168

    • DOI

      10.1016/j.sajb.2018.05.009

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ストレプトカーパス属の異種交配系統における減数分裂の観察2022

    • Author(s)
      西井かなえ、Moeller Michael
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Evolutionary studies of the Ca2+-permeable mechanosensitive channel MCA2021

    • Author(s)
      西井かなえ、Moeller Michael、飯田秀利
    • Organizer
      日本植物学会 第85回大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ストレプトカルプス異種交配系統を用いた花形態形成因子のQTL解析2021

    • Author(s)
      西井かなえ, CHEN Yun-Yu, KIDNER Catherine, HACKETT Christine Anne, MOELLER Michael
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ストレプトカルプス(イワタバコ科)のウィルス誘導性遺伝子サイレンシング2020

    • Author(s)
      西井かなえ, FEI Yue, HUSDON Andrew, MOELLER Michael, MOLNAR Attila
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヨーロッパ産イワタバコ科子葉の形態形成解析2020

    • Author(s)
      西井かなえ、ファンビンホン、ワンジュンヌ、モラマイケル
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] サイトカイニン合成遺伝子ISOPENTENYLTRANSFERASEの複雑な進化過程2018

    • Author(s)
      西井かなえ, Frank Wright, Yun-Yu Chen, Michael Moeller
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
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  • [Remarks] PLCL pipeline

    • URL

      https://www.protocols.io/view/plant-contig-clustering-based-assembly-plcl-pipeli-j8nlk4qw6g5r/v1

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  • [Remarks] HMW DNA extraction for long-read sequencing

    • URL

      https://www.protocols.io/view/high-molecular-weight-dna-extraction-for-long-read-n2bvjyqxnvk5/v1

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  • [Remarks] DNA extraction protocol for long read sequencing

    • URL

      https://stories.rbge.org.uk/archives/30792

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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