| 研究領域 | 植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて― |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04862
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
赤木 剛士 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (50611919)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 性決定 / 倍数化 / ゲノム進化 / 果樹 / カキ / キウイフルーツ / 深層学習 / 進化 / ゲノム / エピゲノム / 倍数体 / 生殖進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「性別」は動植物を問わず、種内多様性を保つ最重要機構である。植物では個体中の花という単位に独立した性表現を持つことが出来るため、多様な性表現を「潜在的に」有している。しかし、植物の性別決定因子は近年ようやく同定されたものであり、第一発見例となったカキ属を含めて、未だわずかな種でしか同定されていない。本研究ではこれまで、カキ属の性決定因子OGI/MeGIの倍数化に伴うエピジェネティック制御によって性表現の可塑化が生じる機構を解明しており、ここでは１．OGI/MeGIのエピジェネティック制御に関わる遺伝因子の同定、2. 倍数体に特異な両全花発生機構の解明、を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、植物の性別決定機構解明のさきがけ的な存在となっているカキやキウイフルーツを対象に、植物における独立的な性の成立と可塑化過程を駆動する進化的要因を探索することを目的として、 (1) カキ・キウイフルーツにおける系統特異的な性別獲得過程の解明、(2) 六倍体栽培ガキにおいて成立した花単位の性表現パターンを統御するエピジェネティックスイッチの制御機構の解明、 (3) カキ属における画一的雌雄花からの両性花派生（回帰）のメカニズム解明、(4) 植物における性染色体進化と雄性成立の意義・駆動要因の解明、の4点を目指した。
(1) 六倍体栽培ガキの交雑分離後代および多様な品種群を用いて個体内の花単位における雌雄バランスを決定する遺伝子座候補を同定した。また、栽培ガキ品種の雌雄および両性花派生に特異な共発現ネットワーク解析から、カキの性表現の揺らぎにはストレス応答機構とそれを統御するDkRAD1が中心的な役割を果たしている可能性を明らかにした。
(2) マタタビ属A. arguta二倍体種の全ゲノム解読を行った。マタタビ属における性染色体の構造比較により、性決定二因子以外の周辺遺伝子の保存性は極めて低く、二種に共通した性的二型の発現に該当する性とリンクした遺伝子は見当たらなかった。キウイフルーツにおける性決定遺伝子Shy Girlの遺伝子編集から、マタタビ属における主要な性的二型がShy Girlの多面的効果で成立していることが明らかにされた。
(3) 拡張研究として行っている深層学習の新規活用において、果実内部の障害や種の配置を写真画像から判断するモデル、さらにゲノム配列への深層学習としてcistromeデータからの全転写因子ファミリー認識配列のモデル化と、そのデータ群の深層学習によるcis-decodingモデルの構築に成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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