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2023 年度 実績報告書

他との交雑を可能にする開花時期決定のゲノム動態原理

計画研究

研究領域植物の挑戦的な繁殖適応戦略を駆動する両性花とその可塑性を支えるゲノム動態
研究課題/領域番号 22H05180
研究機関東京大学

研究代表者

井澤 毅  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10263443)

研究分担者 伊藤 純一  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30345186)
研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2027-03-31
キーワード光周性花芽形成 / イネ / フロリゲン / ゲノム編集 / 短日植物 / Ghd7遺伝子 / シス制御配列
研究実績の概要

両性花の他殖の成立に必須な花形成の同期機構には環境応答性の解明が必要である。これ
までの解析から、イネでは、開花遺伝子群が、異なる組み合わせの自然片を持つことで、異なる環境応答性を獲得し、広範囲な栽培域を可能にしていることが明らかとなっている。これまでに、気温応答性と光周性の花芽形成が同じ光受容体・温度センサーを用いて、同じ花芽形成抑制遺伝子であるGhd7遺伝子の転写制御・活性制御を通じて、花芽形成のタイミングを決めていることを明らかにしてきた。この遺伝子ネットワークの種内多様性を明らかにすることで、他殖の成立に必須な野外での環境応答性の分子機構の多様性を理解する。

本研究では、まず、ゲノム編集技術により cis 欠失変異導入変異系統を網羅的に創出し、Hd3a, RFT1, Ghd7といった鍵となるイネ花芽形成遺伝子群のcis制御配列を完全同定する。現在までに、Ghd7という長日条件もしくは低温条件で働くイネの主たる花芽形成抑制因子に関して、転写開始点から約60kbp上流までをゲノム編集による欠失変異を用いて探索することで、約27kbp上流にある200bp内に、フィトクロムによる転写を正に促進するシス配列と概日時計の作用で、特定の位相の時刻で抑制するシスが近傍に存在していることを明らかにしていて(河内ら、第145回日本育種学会講演会優秀発表賞)、現在、さらなる絞り込みを行っている。次に、遺伝研や赤木班との共同研究で、 野生イネと栽培イネの数千系統におよぶ大規模ゲノムデータに基づき、ゲノム中に散りばめられた花形成関連遺伝子群のゲノム多様性をコアレスセント解析している。これらのゲノム多様性を利用した、推定QTN探索系の開発を行っている。そして、遺伝子間におけるcis制御因子群の機能分化・新機能獲得の包括的なモデル化を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Ghd7遺伝子に関しては、60kbの領域をサーベイして、転写開始点から27kb上流の200bpに促進・抑制に働くシス制御配列がタンデムに並んでいることを示す予備的成果を得ている。
今後、絞り込みを進める予定である。

今後の研究の推進方策

シス制御配列を同定した後は、その配列を認識する転写複合体を同定し、その機能をゲノム編集による突然変異を用いて検証していく。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fertilization controls tiller numbers via transcriptional regulation of a MAX1-like gene in rice cultivation2023

    • 著者名/発表者名
      Cui Jinying、Nishide Noriko、Mashiguchi Kiyoshi、Kuroha Kana、Miya Masayuki、Sugimoto Kazuhiko、Itoh Jun-Ichi、Yamaguchi Shinjiro、Izawa Takeshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 3191

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38670-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High genome heterozygosity revealed vegetative propagation over the sea in Moso bamboo2023

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Norihide、Shinozawa Akihisa、Matsumoto Takashi、Izawa Takeshi
    • 雑誌名

      BMC Genomics

      巻: 24 ページ: 348

    • DOI

      10.1186/s12864-023-09428-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ゲノム編集による上流欠失イネを用いた Ghd7の発現制御機構の解析2024

    • 著者名/発表者名
      小郷裕子(野花研)、伊藤博紀(作物研)、 内藤健(遺伝資源研究センター)、井澤毅(東大)
    • 学会等名
      日本育種学会第145回講演会
  • [学会発表] 遠位シス制御因子 によるイネ開花抑制遺伝子 Ghd7 の 転写制御2024

    • 著者名/発表者名
      河内匠,小郷裕子,三村真生,井澤毅
    • 学会等名
      日本育種学会第145回講演会
  • [学会発表] Fertilization controls tiller numbers via transcriptional regulation of a MAX1-like gene in rice cultivation2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Izawa
    • 学会等名
      ISFRG2023
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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