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ゲノム倍化が駆動したカキ属における性決定の可塑化

研究課題

研究課題/領域番号 19J23361
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分39030:園芸科学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

増田 佳苗  岡山大学, 環境生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード性決定 / 倍数化 / 果樹 / カキ / トランスクリプトーム / 生殖進化 / 進化 / エピジェネティクス / ストレス
研究開始時の研究の概要

作物の性表現は栽培・育種において考慮すべき最重要形質の一つである.カキ属の野生二倍体種は画一的な性別を示す, 一方で, 六倍体の栽培ガキはこの性表現に揺らぎを持ち, 雌花・雄花両者の着生や両性花の派生が見られる. しかし,この性表現の不安定性を統御する遺伝的・環境的要因はこれまで全く理解されておらず, 本研究ではその機構解明を目指す. 本研究は,多様な性表現を制御する技術開発を目標とするだけではなく, 同時に, ゲノム倍化が駆動する性の揺らぎの進化過程を明らかにするものである.

研究実績の概要

作物の性表現は栽培・育種において考慮すべき最重要形質の一つである。カキ属の野生二倍体種は画一的な性別を示す、一方で、六倍体の栽培ガキはこの性表現に揺らぎを持ち、雌花・雄花両者の着生や両性花の派生が見られる。六倍体の栽培ガキは性表現に揺らぎを持ち、OGI/MeGI二つの最上流因子における「エピジェネティック制御による不安定性の獲得」が鍵となることが分かっている。しかし、この性表現の不安定性を統御する遺伝的・環境的要因はこれまで全く理解されていない。本研究では、六倍体カキの性の揺らぎについて(1)エピジェネティク制御によるOGI/MeGIの不安定化、(2)雄花からの両性花の派生の2点に関する調査を行い、植物の多様な性表現を制御する技術の開発、およびゲノム倍化が駆動する性の揺らぎの進化過程の解明を目指してきた。
(1)に関して、植物ホルモン解析・トランスクリプトーム解析による雌雄花の着生バランス決定要因の探索を行った。雌雄決定期の花芽を採取し、高頻度で雄になる芽ではJA量が増加しており、JA関連に関わるストレス応答経路が機能していたことから、JAを中心としたシグナル応答経路が雄花着花に関わる可能性が考えられた。
(2)に関して、前年度の解析から、雌器官形成促進を担う因子候補として、シロイヌナズナのRADIALISオーソログが同定された。本年は、形質転換実験による両性花派生の決定因子の機能証明を行った。オス化したモデル植物にカキのRADIALIS様遺伝子を導入したところ、実際に雌蕊伸長が観察され、予想と一致してRADIALIS様遺伝子が両性花派生の鍵因子として機能することが示唆され、既存のOGI/MeGIとは異なる新規因子が両性花への先祖帰りに関わることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学デービス校(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] UC Davis genome center(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Reinvention of hermaphroditism via activation of a RADIALIS-like gene in hexaploid persimmon2022

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Ikeda Yoko、Matsuura Takakazu、Kawakatsu Taiji、Tao Ryutaro、Kubo Yasutaka、Ushijima Koichiro、Henry Isabelle M.、Akagi Takashi
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 8 号: 3 ページ: 217-224

    • DOI

      10.1038/s41477-022-01107-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genome-wide cis-decoding for expression design in tomato using cistrome data and explainable deep learning2022

    • 著者名/発表者名
      Akagi Takashi、Masuda Kanae、Kuwada Eriko、Takeshita Kouki、Kawakatsu Taiji、Ariizumi Tohru、Kubo Yasutaka、Ushijima Koichiro、Uchida Seiichi
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: ー 号: 6 ページ: 2174-2187

    • DOI

      10.1093/plcell/koac079

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 被子植物における性の成立と進化2021

    • 著者名/発表者名
      MASUDA Kanae、AKAGI Takashi
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 59 号: 1 ページ: 23-29

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.59.23

    • NAID

      130008138749

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] AIが写真から見抜くカキ果実の内部形質2021

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗、赤木剛士
    • 雑誌名

      果実日本

      巻: 76 ページ: 66-69

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Noninvasive Diagnosis of Seedless Fruit Using Deep Learning in Persimmon2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Suzuki Maria、Baba Kohei、Takeshita Kouki、Suzuki Tetsuya、Sugiura Mayu、Niikawa Takeshi、Uchida Seiichi、Akagi Takashi
    • 雑誌名

      The Horticulture Journal

      巻: 90 号: 2 ページ: 172-180

    • DOI

      10.2503/hortj.UTD-248

    • NAID

      130008028817

    • ISSN
      2189-0102, 2189-0110
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome-wide study on the polysomic genetic factors conferring plasticity of flower sexuality in hexaploid persimmon2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Yamamoto Eiji、Shirasawa Kenta、Onoue Noriyuki、Kono Atsushi、Ushijima Koichiro、Kubo Yasutaka、Tao Ryutaro、Henry Isabelle M、Akagi Takashi
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: 27 号: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/dnares/dsaa012

    • NAID

      120006894667

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Mechanism Underlying Derepressed Male Production in Hexaploid Persimmon2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Fujita Naoko、Yang Ho-Wen、Ushijima Koichiro、Kubo Yasutaka、Tao Ryutaro、Akagi Takashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 567249-567249

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.567249

    • NAID

      120006953498

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Explainable Deep Learning Reproduces a ‘Professional Eye’ on the Diagnosis of Internal Disorders in Persimmon Fruit2020

    • 著者名/発表者名
      Akagi Takashi、Onishi Masanori、Masuda Kanae、Kuroki Ryohei、Baba Kohei、Takeshita Kouki、Suzuki Tetsuya、Niikawa Takeshi、Uchida Seiichi、Ise Takeshi
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 11 ページ: 1967-1973

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low temperature modulates natural peel degreening in lemon fruit independently of endogenous ethylene2020

    • 著者名/発表者名
      Mitalo OW, Otsuki T., Okada, R., Kubo Y. et al.
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 71 号: 16 ページ: 4778-4796

    • DOI

      10.1093/jxb/eraa206

    • NAID

      120006891211

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Epigenetic Flexibility Underlies Somaclonal Sex Conversions in Hexaploid Persimmon2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Akagi Takashi、Esumi Tomoya、Tao Ryutaro
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 2 ページ: 393-402

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz207

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 六倍体カキにおけるRADIALIS様遺伝子を介した両性花性の再構築2021

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗、池田陽子、松浦恭和、川勝泰二、田尾龍太郎、久保康隆、牛島幸一郎、Isabelle M. Henry、赤木剛士
    • 学会等名
      園芸学会 令和3年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 倍数体のゆらぎ~栽培カキの性表現システム~2021

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗
    • 学会等名
      育種学会 令和3年度秋季大会ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reinvention of hermaphroditism triggered by activation of a RADIALIS-like gene in hexaploid persimmon2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Kanae、Ikeda Yoko、Matsuura Takakazu、Kawakatsu Taiji、Tao Ryutaro、Kubo Yasutaka、Ushijima Koichiro、Henry Isabelle M.、Akagi Takashi
    • 学会等名
      7th International Symposium on Persimmon
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 六倍体カキにおけるRADIALIS様遺伝子を介した両性花性の再構築2021

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗、池田陽子、松浦恭和、川勝泰二、田尾龍太郎、久保康隆、牛島幸一郎、Isabelle M. Henry、赤木剛士
    • 学会等名
      RNAフロンティアミーティング2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 性の可塑性を規定する遺伝子ネットワーク:六倍体カキにおける両性花派生機構2020

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗, 牛島幸一郎, 久保康孝, 赤木剛士
    • 学会等名
      植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 倍数体カキ特異的なストレス応答遺伝子NGAを介した両性花派生機構2020

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗, 牛島幸一郎, 久保康孝, 赤木剛士
    • 学会等名
      育種学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習モデルを用いたカキ種無し果の予測と判断要因の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗
    • 学会等名
      園芸学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Genome-wide study on polysomic genetic factors sonferring plasticity of flower sexuality in hexaploid persimmon2020

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗
    • 学会等名
      Plant and animal genome XXVIII
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カキ両性花派生に関する共発現ネットワーク解析2019

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗
    • 学会等名
      園芸学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 六倍体カキの樹内雌雄バランスに関する倍数体用GWAS解析2019

    • 著者名/発表者名
      増田佳苗
    • 学会等名
      育種学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 岡山大学プレスリリース「柿の花が解き明かす「植物の揺らぐ性」の進化」

    • URL

      https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r3/press20220318-1.pdf

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 岡山大学プレスリリース「AIが覗き込むトマトゲノム:果実の遺伝子の動きを見抜く」

    • URL

      https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r3/press20220308-2.pdf

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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