| 研究課題/領域番号 |
22K06181
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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43050:ゲノム生物学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
黒谷 賢一 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 特任准教授 (10402778)
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| 研究分担者 |
川勝 弥一 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 研究員 (40899605)
中村 保一 国立遺伝学研究所, 情報研究系, 教授 (60370920)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | ベンサミアナゲノム / GH9B3 / 接木 / ネットワーク解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
接木は二つ以上の植物を一つに接ぐことで耐病性や、収量など各々が持つ特性を併せ持った植物として栽培する農業技術として古くから利用されているが、通常近縁な植物種間でしか接木できないなど、その成立の原理については不明な点が多い。そこで、まず遠縁の植物種とも接木が出来るベンサミアナタバコについてゲノムリファレンスの不備を解消し、遺伝子データベースを構築する。次に接木成立の鍵となることが示されているGH9B3遺伝子の生理的意義について探求するため、接木実施時のGH9B3遺伝子の発現を調節する因子、およびGH9B3遺伝子の下流で機能する因子を同定すことにより、植物の接木の分子メカニズムを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
ベンサミアナタバコでこれまでに公開されていたゲノム配列データベースは不完全な部分が多く、遺伝子を解析する上で障壁となっていた。ベンサミアナタバコのゲノムは複二倍体であり、複雑な構造を取っているため、従来のショートリードタイプの次世代シークエンサーでは解析が困難であったため、PacBioのロングリードシークエンサーを利用し、ベンサミアナタバコ Lab strainの成葉から抽出したゲノムの解読を行った。1,668コンティグにより3.1 Gbを解読し、21スキャフォールドによって2.8 Gb、95.6%をカバーする配列を構築した。これにより信頼性の高い57,583遺伝子のアノテーションを推定した。ベンサミアナタバコとN. tabacumのゲノム構造の比較から、ベンサミアナタバコのゲノムにおいて2種の祖先植物由来のクロモソームが複雑に交雑していることを示した。
得られたゲノム配列情報を検証するため、ベンサミアナタバコの高い罹病性の原因遺伝子であるrdr1遺伝子と、これまでにベンサミアナタバコを接木したときに発現が上昇することを示している４遺伝子について配列の確認と遺伝子ファミリーの探索を実施した。その結果rdr1遺伝子を２つの転写産物に分断している変異が既知情報のとおりに検出された。また、接木時の組織癒合に関わることが想定されるGH9グルカナーゼ遺伝子についても既知情報と完全に一致し、ベンサミアナタバコにおいては１遺伝子のみ存在することが示された。それに対し、β-1,3-グルカナーゼ、XTH28、EXPB3の各遺伝子については既存ゲノムデータにおいて不正確であった、もしくは欠失していた情報が補完できた。
得られたゲノム情報を利用、配布するためのデータベースサイトを構築し、論文による成果報告に合わせて公開した。
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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
計画どおりベンサミアナタバコのゲノムリファレンスの不備を解消し、遺伝子アノテーションを構築できた。染色体として完全につながるところまでは達していないが、分子遺伝学的解析を実施する上で十分実用的なデータセットを得た。また、異科接木成立時に発現上昇が認められたGH9グルカナーゼ、道管形成に関わる事が推定される遺伝子群の数え上げと正確な遺伝子モデル構築ができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
生育ステージ、器官、接木時系列等の遺伝子発現プロファイルデータベース、及びブラウザを構築し、公開する。このための発現データ取得に向けて組織サンプリング、RNA抽出、RNA-seqによる発現解析に着手済みである。GH9グルカナーゼ遺伝子など、接木時に発現が上昇する遺伝子群に着目して、ベイズネットワーク解析により、上流、下流の制御因子、実行因子を同定する。同定した。候補遺伝子についてベンサミアナ、およびシロイヌナズナで誘導発現系統、破壊系統を作出し、接木表現型に対する影響を評価する。
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