| 研究課題/領域番号 |
23K21192
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02186 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39030:園芸科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山根 久代 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80335306)
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| 研究分担者 |
北村 祐人 摂南大学, 農学部, 講師 (10631640)
富永 晃好 静岡大学, 農学部, 助教 (50776490)
大迫 祐太朗 信州大学, 学術研究院農学系, 助教 (50910402)
高居 恵愛 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (70589770)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 果樹 / 休眠 / エピジェネティック制御 / 開花 / GWAS / エピジェネティクス / エピジェネティック / ヒストン修飾 / 深層学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バラ科果樹において、重要農業形質のひとつであり気候変動の影響を受ける開花期には、花成発達期間ならびに休眠期間（低温要求量と高温要求量）が構成要素として影響する。これらは品種固有で多様なことから遺伝因子が関与する。本研究では、QTLやGWASなどの遺伝解析、近年様々な生命現象における遺伝子発現制御への役割が指摘されているnon-coding RNA解析、近年進歩がめざましい機械学習を利用した画像識別技術を組み合わせて、「未同定の高温要求量制御因子とは何か、開花期の多様性をもたらす遺伝因子とは何か」を解明する。得られた知見を利用して新規開花期制御技術の開発につなげる。
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| 研究実績の概要 |
バラ科果樹において、重要農業形質のひとつであり気候変動の影響を受ける開花期には、花成発達期間ならびに休眠期間（低温要求量と高温要求量）が構成要素として影響する。本研究の目的は、QTLやGWASなどの遺伝解析により低温要求性・高温要求性・萌芽日・開花日の遺伝因子を同定しその機能を解明することである。今年度の具体的な成果は以下の通りである。
まず、高温要求性制御候補因子として同定したリンゴFLC-likeの転写制御機構に関して新たな知見を獲得した。すなわち、低温遭遇による発現上昇には植物の代表的なヒストン修飾機構であるH3K4me3のレベル上昇とH3K27me3のレベル低下が関与することを明らかにした。これは、エピジェネティック制御機構が休眠に関与することを支持する結果である。
またウメの発芽日を制御するQTL領域に座乗する遺伝子同定のため、ウメ‘南高’ゲノムをロングリードシークエンス技術を用いて配列決定した。現在アッセンブルとアノテーションを進めており、来年度中には遺伝子情報を明らかにできる予定である。未同定である高温要求性制御遺伝領域をQTLとGWASで明らかにするため、ウメF1分離集団や100個体以上のウメコレクションを対象に表現型調査を実施した。今後遺伝解析のデータとして活用することができる。
さらに、ニホンナシFLC遺伝子群の解析を進め、休眠後期に発現が増加するFLC遺伝子を同定した。遺伝子発現における温度応答性を調査中である。
以上より、今年度は、休眠芽の温度応答性におけるエピジェネティック制御の関与を明らかにし、温度要求性遺伝因子同定に向けたゲノム情報・表現型情報を整備・獲得できた。
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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
本研究の目的のひとつである休眠芽の温度要求性の遺伝因子解明にあたっては、ゲノム情報を整備することが不可欠である。本年度はロングリードシークエンス技術を適用することでウメ‘南高’ゲノムの解読を進めることができた。さらに候補遺伝子の転写制御機構についても新たな知見を獲得できた。よっておおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の目的のひとつである休眠芽の温度要求性制御におけるnon-coding RNA(ncRNA)の関与を今後明らかにするうえで、今年度は手がかりとなる結果を得ることができた。ncRNAはヒストン修飾を介して標的遺伝子の転写制御を担う例がモデル植物で多く報告されている。今年度、温度要求性制御候補因子の転写制御にヒストン修飾が関わることを明らかにできた。よってncRNAが休眠制御に関与する可能性は高い。今後ncRNAの網羅的解析を進めることで、ncRNAの休眠制御への関与を検証できるのではないかと考えている。
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