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アブラナ科野菜の雑種強勢における顕性遺伝子座の役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K23603
補助金の研究課題番号 22H02338 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分39030:園芸科学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

藤本 龍  神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60620375)

研究分担者 奥崎 文子  玉川大学, 農学部, 准教授 (40759750)
藤井 壮太  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90716713)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード雑種強勢 / ヘテロシス / 顕性遺伝子座 / DNAメチル化 / アブラナ科
研究開始時の研究の概要

雑種強勢とは、ある特定の両親系統間の交雑によって得られた雑種第一代が両親よりも優れた形質を示す現象であり、この特性を利用し収量性を向上させた一代雑種品種が多くの農作物で育成されている。しかし、本研究課題の問いであるどのような系統を掛け合わせれば雑種強勢が発現するのかは、どの植物種でも明らかになっていない。そこで本研究では、遺伝学的解析、F1世代のみを利用したゲノムワイド関連解析、全ゲノムDNAメチル化解析により、雑種強勢の発現を引き起こすのに必要な両親系統の組合せ条件を特定する。

研究実績の概要

雑種強勢とは、ある特定の両親系統間の交雑によって得られた雑種第一代が両親よりも優れた形質を示す現象である。どのような系統を掛け合わせれば雑種強勢が発現するかは、どの植物種でも明らかになっていない。そこで本研究では、遺伝学的解析、F1世代のみを利用したゲノムワイド関連解析、全ゲノムDNAメチル化解析により、雑種強勢の発現を引き起こすのに必要な両親系統の組合せ条件を特定する。
今年度は、収量や収穫期の植物サイズのQTLについて、組換え個体を選抜し、圃場栽培試験を行い、3領域について、雑種強勢関連領域の絞り込みを実施した。遺伝子型の決定はGRAS-Diを用いて実施した。また、播種後14日と21日の本葉のサイズのQTL領域の中から、候補遺伝子の探索を進めた。
80のハクサイ品種について、播種後14日の本葉を用いたRNA-seq解析のデータから、発現情報を収集し、SNPsを同定した。ゲノムワイド関連解析のための、条件設定 (ヘテロ接合型の判定基準の決定)を進めている。
F1について、5つの生育ステージ (圃場へ移植後10、20、30、40、50日)について、葉組織から抽出したDNAを用いて全ゲノムDNAメチル化解析のためのシークエンスまで実施した。現在、DNAメチル化解析を実施している。分離集団から選抜したF6の2系統について、全ゲノム配列の決定と全ゲノムDNAメチル化解析を行った。
ハクサイについて、DDM1の機能喪失変異体の全ゲノムDNAメチル化解析を行い、ゲノム全体でDNAメチル化の低下が生じていることや、DDM1の機能喪失が生育に影響を及ぼすことを明らかにした。そして、DDM1依存的なDNAメチル化領域の特定を進めている。

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

雑種強勢関連領域の絞り込み、複数ステージでの全ゲノムDNAメチル化解析、DNA低メチル化変異体の作出とその全ゲノムDNAメチル化解析を行っており、研究は当初の予定通り進んでいる。

今後の研究の推進方策

前年度の、研究を継続して実施し、雑種強勢関連領域の限定、さらには候補遺伝子の探索を行う。また、RNA-seqにより同定したSNPsを利用したゲノムワイド関連解析を実施する。2022年度に実施した全ゲノムDNAメチル化解析を継続して行い、両親系統とF1でDNAメチル化レベルが異なる領域を同定するとともに、2022年度と2023年度に実施した全ゲノムDNAメチル化解析から、DNAメチル化が生育ステージでどの程度変化するかを明らかにする。ハクサイのddm1変異体については、継続して全ゲノムDNAメチル化解析を進め、DDM1依存的なDNAメチル化領域の特定を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件)

  • [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Heterotic growth of hybrids of <i>Arabidopsis thaliana</i> is enhanced by elevated atmospheric CO<sub>2</sub>2024

    • 著者名/発表者名
      Mishio Masako、Sudo Emi、Ozaki Hiroshi、Oguchi Riichi、Fujimoto Ryo、Fujii Nobuharu、Hikosaka Kouki
    • 雑誌名

      American Journal of Botany

      巻: 111 号: 4

    • DOI

      10.1002/ajb2.16317

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial: Crop breeding involving epigenetic inheritance2023

    • 著者名/発表者名
      Raboy Victor, Fujimoto Ryo
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 14 ページ: 1239713-1239713

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1239713

    • 関連する報告書
      2023 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] Studies on the Molecular Basis of Heterosis in Arabidopsis thaliana and Vegetable Crops2023

    • 著者名/発表者名
      Shiraki Saaya、Fujiwara Kazumasa、Kamiya Yoshiki、Akter Mst. Arjina、Dennis Elizabeth S.、Fujimoto Ryo、Mehraj Hasan
    • 雑誌名

      Horticulturae

      巻: 9 号: 3 ページ: 366-366

    • DOI

      10.3390/horticulturae9030366

    • 関連する報告書
      2022 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] Will epigenetics be a key player in crop breeding?2022

    • 著者名/発表者名
      Tonosaki Kaoru、Fujimoto Ryo、Dennis Elizabeth S.、Raboy Victor、Osabe Kenji
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 13 ページ: 958350-958350

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.958350

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Brassica rapaエピジェネティック変異体におけるDNAメチル化レベルの低下と生育への影響2023

    • 著者名/発表者名
      神矢良樹、奥崎文子、殿崎薫、肥塚信也、藤本龍
    • 学会等名
      令和5年度 園芸学会近畿支部兵庫大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Genetic and epigenetic approaches for understanding molecular mechanism of heterosis in shoots at early developmental stages of Chinese cabbage2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Fujimoto, Hasan Mehraj, Satoshi Takahashi, Motoki Shimizu, Takeshi Yasuda, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis
    • 学会等名
      The 4th Asian Horticultural Congress (AHC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of the histone modification H3 lysine 27 tri-methylation states between accessions in Chinese cabbage2023

    • 著者名/発表者名
      Saaya Shiraki, Hasan Mehraj, Satoshi Takahashi, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis, Ryo Fujimoto
    • 学会等名
      The 4th Asian Horticultural Congress (AHC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DDM1の機能喪失による雑種強勢低減と避陰反応による生育低下に共通する遺伝子の探索2023

    • 著者名/発表者名
      西村 慶太, 松尾 康大, 安田 剛志, 藤本 龍
    • 学会等名
      日本育種学会 第144回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるACS8の発現上昇が雑種強勢に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      白木 沙彩, 松尾 康大, 安田 剛志, 藤本 龍
    • 学会等名
      日本育種学会 第144回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの雑種強勢に関わるゲノム領域の探求2023

    • 著者名/発表者名
      藤原 一将, 宮路 直実, 安田 剛志, 藤本 龍
    • 学会等名
      日本育種学会 第144回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Overexpression of ASC8 affects growth and heterosis in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Saaya Shiraki, Takeshi Yasuda, Ryo Fujimoto
    • 学会等名
      International Plant and Animal Genome Conference (PAG Australia)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Idenfification of the genetic region related to heterosis in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Fujiwara, Naomi Miyaji, Motoki Shimizu, Ryo Fujimoto
    • 学会等名
      International Plant and Animal Genome Conference (PAG Australia)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Loss of DDM1 function leads to reduced levels of heterosis in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Keita Nishimura, Yoshiki Kamiya, Kodai Matsuo, Motoki Shimizu, Elizabeth S. Dennis, Ryo Fujimoto
    • 学会等名
      International Plant and Animal Genome Conference (PAG Australia)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of four major histone midifications in regulating heterosis in Chinease cabbage2022

    • 著者名/発表者名
      Hasan Mehraj, Satoshi Takahashim Motoki Shimizu, Takeshi Yasuda, Elizabeth S. Dennis, Motoaki Seki, Ryo Fujimoto
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genetic and epigenetic approaches for understanding the molecular mechanism of heterosis in Arabidopsis thaliana and Brassica rapa2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Fujimoto, Hasan Mehraj, Satoshi Takahashi, Kazumasa Fujiwara, Naomi Miyaji, Saaya Shiraki, Motoki Shimizu, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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