植物ミトコンドリアゲノムの進化学的安定性と発生学的動態の解明

• 研究課題/領域番号: 25640102
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 森 直樹 神戸大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (60230075)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: コムギ / ミトコンドリアゲノム / 進化的安定性 / 分子内組換え / 細胞質置換系統 / Aegilops caudata / マイクロサテライト / Triticum aestivum / プラズモン / パンコムギ / サブリモン

研究成果の概要

高等植物のミトコンドリアと葉緑体は、核との複雑な相互作用を通じて細胞内の重要な機能に深く関わっている。本研究では、ミトコンドリアゲノムの進化的安定性を検証するため、異種の細胞質と核を組合わせて育成され60世代以上にわたって維持されてきたパンコムギの細胞質置換系統とその細胞質提供親を用いてオルガネラDNAに変異が生じているかどうか検証した。その結果、ミトコンドリア、葉緑体ともに細胞質置換系統と細胞質提供親系統の間にちがいが見られず進化的安定性が高いと推定された。一方、ミトコンドリアゲノム内では反復配列を介して分子内組換えが生じており、その頻度は組織や成長段階によって異なることが判明した。

研究成果

• [国際共同研究] USDA-ARS Cereal Disease Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Chloroplast DNA haplotype variation within two natural populations of wild emmer wheat (Triticum turgidum ssp. dicoccoides) in southern Turkey. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shizuka, T. N. Mori, H. Ozkan and S. Ohta
  • 雑誌名: Biotechnology & Biotechnological Equipment. 巻: 29 号: 3 ページ: 423-430
  • DOI: 10.1080/13102818.2015.1012648
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chloroplast DNA haplotype variation within two natural populations of wild emmer wheat (Triticum turgidum ssp. dicoccoides) in southern Turkey (2015)
  • 著者名/発表者名: Shizuka, T., N. Mori, H. Ozkan and S. Ohta
  • 雑誌名: Biotechnology & Biotechnological Equipment 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic effect of the Aegilops caudata plasmon on the manifestation of the Ae. cylinrica genome (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunewaki, K., N. Mori and S. Takumi
  • 雑誌名: Genes and Genetic Systems 巻: 89 ページ: 195-202
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mapping QTLs for cold tolerance at germination and the early seedling stage in rice (Oryza saliva L.) (2014)
  • 著者名/発表者名: Ranawake, A. L., Managkil, O. E., Yoshida, S., Ishii, T., Mori, N. and Nakamura, C.
  • 雑誌名: Biotechnology & Biotechnological Equipment 巻: 28 号: 6 ページ: 989-998
  • DOI: 10.1080/13102818.2014.978539
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rediscovery of Indian dwarf wheat (Triticum aestivum L. ssp. sphaerococcum (Perc.)MK. an ancient crop of the Indian subcontinent. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori, N., S. Ohta, H. Chiba, T. Takagi, Y. Niimi, V. Shinde, M. Kajale and T. Osada
  • 雑誌名: Genet Resour. Crop Evol. 巻: 60 号: 6 ページ: 1771-1775
  • DOI: 10.1007/s10722-013-9994-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] A possible breakage of linkage disequilibrium between mitochondrial and chloroplast genomes during Emmer and Dinkel wheat evolution. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, M., N. Mori, H. Yamagishi and T. Terachi
  • 雑誌名: Genome 巻: 56 号: 4 ページ: 187-193
  • DOI: 10.1139/gen-2012-0153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular genetic analysis of domestication traits in emmer wheat. I: Map construction and QTL analysis using a F2 population. (2013)
  • 著者名/発表者名: Thanh, P. T., Vladutu, C. I., Kianian, S. F., Thanh, P. T, Ishii, T., Nitta, M., Nasuda, S. and Mori, N.
  • 雑誌名: Biotechnology & Biotechnological Equipment 巻: 27 ページ: 3627-3637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping of quantitative trait loci controlling seedling vigor in rice (Oryza sativa L.) under submergence. (2013)
  • 著者名/発表者名: Manangkil, O.E., Vu, H.T.T., Mori, N., Yoshida, S. and Nakamura, C.
  • 雑誌名: Euphytica 巻: 192 号: 1 ページ: 63-75
  • DOI: 10.1007/s10681-012-0857-z
  • 査読あり
• [学会発表] スペルタコムギが持つVIIb型ミトコンドリアゲノムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻村 真衣, 森 直樹, 寺地 徹
  • 学会等名: 日本育種学会第129回講演会
  • 発表場所: 横浜市立大学 (神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 非休眠性個体を高頻度で含む野生四倍性コムギ集団の探索－栽培コムギ集団の成立をめぐって (2016)
  • 著者名/発表者名: 大田 正次, 森 直樹, Ozkan Hakan
  • 学会等名: 日本育種学会第129回講演会
  • 発表場所: 横浜市立大学 (神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 酒米のルーツをさぐる － DNAでさぐる日本酒米の起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 直樹
  • 学会等名: 橿原昆虫館 サイエンスカフェ
  • 発表場所: 橿原市昆虫館 (奈良県・橿原市）
  • 年月日: 2016-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] コムギのミトコンドリアゲノムの分子内組換えの定量的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田 星史, 牧田 真之, 辻村 真衣, 寺地 徹, 森 直樹
  • 学会等名: 第10回 ムギ類研究会
  • 発表場所: 伊勢市観光文化会館 (三重県・伊勢市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 栽培エンマーコムギの遺伝的背景に野生種の染色体断片を導入した戻し交雑自殖系統を用いた栽培化関連QTLの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 裕貴, Pham-Minh Ngoc, Vladutu Christian, 石井 尊生, Kianian Shahryar, 森 直樹
  • 学会等名: 第10回 ムギ類研究会
  • 発表場所: 伊勢市観光文化会館 (三重県・伊勢市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 野生エンマーコムギの遺伝的背景に栽培種の染色体断片を導入した戻し交雑自殖系統を用いた栽培化関連形質の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 島田 沙織, 牛 恒一, Vladutu Christian, 石井 尊生, Kianian Shahryar, 森 直樹
  • 学会等名: 第10回 ムギ類研究会
  • 発表場所: 伊勢市観光文化会館 (三重県・伊勢市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 栽培エンマーコムギの遺伝的背景に野生種の染色体断片を導入した戻し交雑自殖系統を用いた栽培化関連形質の遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 裕貴, Pham-Minh Ngoc, Vladutu Cristian, 石井 尊生, Kianian Shahryar, 森 直樹
  • 学会等名: 日本育種学会第１２８回講演会
  • 発表場所: 新潟大学 (新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 野生二粒系コムギの遺伝的背景に栽培種の染色体断片を導入した戻し交雑自殖系統群の作出：栽培化関連形質の遺伝学的解析に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 直樹, 牛 恒一, Vladutu Cristian, 石井 尊生, Kianian Shahryar
  • 学会等名: 日本育種学会第１２８回講演会
  • 発表場所: 新潟大学 (新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] トルコ南部に位置する二つの自然集団における野生二粒系コムギ (Triticum turgidum ssp. dicoccoides) の葉緑体ゲノムの多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森直樹, 静貴子, H. Ozkan, 大田正次
  • 学会等名: 日本育種学会 第127回大会
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-22
• [学会発表] 4倍性コムギのミトコンドリアゲノムのタイプを変更する核ゲノム領域の特定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻村真衣, 森直樹, 山岸博, 寺地徹
  • 学会等名: 日本育種学会 第126回大会
  • 発表場所: 南九州大学
  • 年月日: 2014-09-26 – 2014-09-27
• [学会発表] 戻し交雑自殖系統を用いたエンマーコムギの栽培化関連形質の遺伝学的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森直樹, P. M. Ngoc, C. Vladutu, P. T. Thanh, P. T. Thanh, 石井尊生, S. Kianian
  • 学会等名: 日本育種学会 第126回大会
  • 発表場所: 南九州大学
  • 年月日: 2014-09-26 – 2014-09-27
• [学会発表] 野生コムギの種子休眠性-栽培化過程における種子サイズの増加に伴う休眠性の消失 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大田正次、森直樹、オズカン ハカン
  • 学会等名: 日本育種学会 第125回大会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Genetic analysis of domestication traits in emmer wheat using an F2 population. (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Mori, Phan Thi Thanh, Cristian Vladutu, Pham Thien Thanh, Takashige Ishii, Miyuki Nitta, Shuhei Nasuda, Shahryar Kianian
  • 学会等名: 12th International Wheat Genet. Symp.
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] 核ゲノム構成により違いを示すEmmer-Dinkelコムギのミトコンドリアの多型 (2013)
  • 著者名/発表者名: 辻村真衣 森直樹 山岸博 寺地徹
  • 学会等名: 日本育種学会 第124回大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Genetic diversity and differentiation of chloroplast genome in wild emmer wheat within and among its natural populations (2013)
  • 著者名/発表者名: 静 貴子, 森 直樹, 大田 正次, オズカン ハカン
  • 学会等名: 日本育種学会 第124回大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] 自然集団における野生二倍性コムギ及び四倍性コムギの小穂と頴果の形態的変異 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大井紗貴、大田正次、森直樹、オズカン ハカン
  • 学会等名: 日本育種学会 第124回大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [図書] 「インダスー南アジア基層世界をさぐる」、第11章「インド冬作物の起源と変遷」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大田 正次、森 直樹 (長田 俊樹 編)
  • 総ページ数: 454
  • 出版者: 京都大学出版会
• [図書] 「インダス-南アジア基層世界をさぐる」、コラム７「それなら知っているよgundu-godiだよ - インド矮性コムギ再発見の日」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森 直樹 (長田 俊樹 編)
  • 総ページ数: 454
  • 出版者: 京都大学出版会