| 研究課題/領域番号 |
21K06239
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 基礎生物学研究所 |
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研究代表者 |
星野 敦 基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | トランスポゾン / エピジェネティクス / 植物 / アサガオ / 転移酵素 / DNAメチル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エピジェネティックな変異（エピ変異）は遺伝子発現を制御することがあり、多様性の獲得と進化に寄与するとされる。植物ではエピ変異の多くをトランスポゾンが誘発しており、その転移酵素もエピ変異の形成に関わるとされてきた。これまでに、アサガオの機能的な転移酵素を発現するトランスポゾン（TpnA2）と、トランスポゾンが挿入したことで生じた可塑的なエピ変異に制御される花色遺伝子を発見した。本研究では、新しいDNAメチル化の解析方法も駆使することで、転移酵素が遺伝子発現を制御したり、エピ変異を形成したりすることを明らかにしてエピ変異の理解に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、トランスポゾンによるエピジェネティックな変異（エピ変異）の形成並びに遺伝子発現制御の関連を明らかにすることである。アサガオの刷毛目絞り変異体は、薄色地に濃色のストライプ模様の花を咲かせる。また、ストライプのない薄色、あるいは濃色の花だけを咲かせるエピ変異体を分離する。刷毛目絞り変異は花色遺伝子へのTpn1ファミリーのトランスポゾンであるTpn10の挿入であり、Tpn10の転移を伴わないエピ変異が花色変化を引き起こす。Tpn10は非自律性のトランスポゾンであり、TpnA1とTpnA2がTpn10に転移酵素を供給することが示唆されている。
本年度は転移酵素とエピ変異の関連を調べるために、TpnA2の転移酵素遺伝子の過剰発現体の作成を試みた。現在までに再生個体を30以上得ているが、その中に過剰発現体は含まれていない。一方、エピ変異体の全ゲノム配列を解析することでTpnA1とTpnA2のコピー数を調べた。刷毛目絞りの花を咲かせる個体のde novoに解読した全ゲノム配列には、TpnA1が4コピー、TpnA2が1コピー存在した。一方、薄色と濃色の花だけを咲かせるエピ変異体のゲノム配列をリシーケンスして解析したところ、転移脱離によるTpnA1とTpnA2のコピー数の減少がないことを確認できた。またさらに、ロングリードが得られるシークエンサーを用いた新しいDNAメチル化の解析方法の開発を試みた。刷毛目絞り変異座とTpnA2だけを解析する標的シークエンスを、先進ゲノム支援によるサポートを受けて実施した。その結果、半数以上の標的領域で期待したロングリードを得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに刷毛目絞り変異体の高精度な全ゲノム配列が得られており、エピ変異体についても全ゲノム配列をリシーケンスしてゲノム中に300コピー程度あるトランスポゾンの網羅的な解析を進めることができている。一方で、転移酵素遺伝子の過剰発現体が得られておらず、DNAメチル化の解析についてもロングリードが得られていない標的領域があるなどの課題もある。
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| 今後の研究の推進方策 |
転移酵素遺伝子の過剰発現体については、ベクターを見直すなどして作成する準備を進めている。過剰発現体が得られた場合は、表現型、遺伝子発現、DNAメチル化を調べ、転移酵素による近傍遺伝子の発現抑制やエピ変異との関連を明らかにする。また、刷毛目絞り変異体とエピ変異体から得られているゲノム配列を解析することで、転移酵素を供給するトランスポゾンの詳細について検討する。新しいDNAメチル化の解析方法の開発を引き続き行う。
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