| Project/Area Number |
22K05573
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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 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
力石 和英 岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (90220798)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 種子休眠 / コムギ / 穂発芽 / 突然変異体 / 種子成熟 |
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| Outline of Research at the Start |
穂発芽はコムギ栽培において甚大な経済損失を引き起こすことから、主な制御要因である種子休眠の制御機構の解明が望まれている。休眠の制御には種子発達段階に依存する複数の制御機構が存在するが、これまでの研究は種子発達の後期における休眠の発達・維持制御機構の解析に偏重していた。本研究では休眠発達以前の種子発達中期に機能するRSD32を同定し、コムギの種子成熟前に発現する休眠の誘導制御機構を明らかにする。さらに、RSD32を高発現する遺伝資源の探索を行い、穂発芽耐性育種の新規育種素材を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、穀物栽培に深刻な被害をもたらす穂発芽の主な制御要因である種子休眠性の制御機構を明らかにするために、栽培コムギ農林61号より作成した種子休眠性低下突然変異系統rsd32の原因遺伝子を単離し、その制御機構を解明する。
変異原処理した突然変異系統には多数の変異が存在する。MutMap法では次世代シークエンサー（NGS）により解読した野生型と変異型のリード配列を比較し、変異型表現型に関連する変異を見出し、原因遺伝子を特定する。昨年度は、データベースに登録されている農林61号のリード配列を野生型として使用したが、ノイズが多く原因遺伝子を特定することはできなかった。そこで、本年度は本研究で使用している農林61号よりゲノムDNAを抽出し、NovaSeq6000により塩基配列の解読を行った。2,003,193,734リードについて150bpの配列を決定し、最終的には302.5Gbpの塩基配列を得ることができた。このリード配列を野生型とし、昨年解読した農林61号とrsd32の交雑後代のF2でrsd32型の表現型を示す20個体の混合DNAのリード配列と比較した。参照配列としてはTriticum_aestivum_Norin61_v1.1.psudomolecules.fasta.gzを使用した。MutMap解析の結果、3A染色体の短腕末端部にrsd32の原因遺伝子が存在すると考えられた。この領域（約４Mbp）には118個の1塩基置換（SNP）があったが、遺伝子内に存在していたのは19個であった。これらSNPの中でエクソン内に存在するものは10個あったが、そのうち７個はコードするアミノ酸に変化はなく同義置換を起こすものであった。残りの3つはアミノ酸置換が生じており、原因遺伝子の候補と考えられた。他のSNPはイントロンや5’-および3’-UTR領域に存在していた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度は、国際コンソーシアムが参照配列を作成する際に使用した農林61号のゲノム配列が、本研究課題で使用している農林61号とは一致しないことから変異遺伝子の同定ができなかった。しかし、本年度は原品種である農林61号のゲノムDNAを新規にNGSで解読することにより、変異遺伝子が存在する領域を決めることができた。この領域内には多数のSNPが含まれているが、遺伝子のエクソン内でアミノ酸置換を生じる変異は3つだけであった。そのうちの一つのアミノ酸置換は非極性から極性への変化であり、遺伝子機能への影響は大きいと考えられた。この変異は種子の休眠性制御に関わるMFT（Mother of FT and TFL1）に存在していたことから、rsd32の原因遺伝子として最も可能性が高いと考えられる。現在、クローニング、機能解析を進行中である。当初の予定では候補遺伝子の機能解析が終了していることとなっているため、進捗状況としてはやや遅れている。機能解析で最も時間がかかるのが、形質転換による検証である。しかしMFTの場合、トランジェント発現でもその機能を確認することができることから、進捗の遅れを取り戻すことは可能と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点で最も有力な候補遺伝子はMFTである。しかし、他の候補遺伝子についても可能性を否定することはできない。また、遺伝子領域外に存在するSNPの一部には、BLAST検索によりSNPの周辺領域がESTクローンに対して高い相動性を示すことものもあった。このことは、これらSNPを含む領域が転写されており、既存の遺伝子とは異なる未知の遺伝子に変異が生じている可能性もある。そこで、遺伝子として同定されているものだけでなく、遺伝子として機能している可能性のあるSNPも候補に加え、組織・時期特異性などの発現解析を行い、これらの結果を総合して原因遺伝子の特定を行う。
原因遺伝子が新規遺伝子であった場合、当初の予定通り品種間変異等を調査し、発現を指標にした新規育種素材の探索および選抜マーカーの開発を行う。MFTについては既に品種変異等に関するいくつかの報告があり、品種間で複数のSNPが存在することが明らかとなっている。rsd32に生じている変異はこれまでに報告されているものとは異なる位置に存在していることから、この変異を利用することによりMFTの機能解析を進める。
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