異質倍数性によるコムギの種形成の分子機構

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14087204
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 荻原 保成 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教授 (40185533)
• 研究分担者: 辻本 壽 鳥取大学, 農学部, 教授 (50183075)
• キーワード: 倍数性コムギ / 種分化 / ESTの大量解析 / 同祖遺伝子間SNPs / 染色体アサインメント / 同祖遺伝子発現のボディマップ / バーチャルディスプレイ / 植物のゲノム進化機構

研究概要

コムギは倍数化により進化してきたことを特徴とする。パンコムギは倍数化する際、異種間の異なるゲノムを組み合わせた(異質倍数性:ゲノム式AABBDD)。本研究は、倍数性コムギとその祖先種をモデルシステムとして、遺伝子の構造と環境に応答した遺伝子発現パターンをゲノム生物学的に解析する。また、新たに交雑により、人工倍数種を作成し、倍数化の過程における遺伝子構造と発現調節機構を分子遺伝学的に解析する。これらの解析により、植物ゲノムの倍数化による種形成の分子機構を研究する、ことを目的とする。
本年度は、倍数性コムギでのSNPs解析を実現するため、まず、コムギ同祖遺伝子間でみられるSNPsハプロタイプを各ゲノムにアサインし、3種ゲノムを識別するSNPsハプロタイプの同定を試みた。パンコムギ(Triticum aestivum cv.Chinese Spring)のEST25971コンティグのうちメンバー数が5以上の5199コンティグについて、ゲノムを識別するSNPsハプロタイプの網羅的探索を行った。BLASTによるクラスタリングとクラスタ内での相同コンティグのアラインメントにより、コンティグ間のSNPsハプロタイプを探索した。クラスタ内アセンブルで、コンティグが2〜3となる配列をゲノムあたりの単一コピー遺伝子であると推定した。次に、検出したSNPsハプロタイプを各ゲノムにアサインするため、ナリテトラシリーズでPyrosequencingを用いたSNPsジェノタイピングを行った。パンコムギ正常系統とSNPsハプロタイプを比較し、コンティグを各ゲノムにアサインした。ゲノムがアサインされたコンティグのメンバークローンの組織別出現頻度から、ゲノム別にESTの発現パターンを'Virtual Display'として可視化した。現在までに90遺伝子について染色体の帰属が完了した。これらの遺伝子発現に関する分子機構を解析していきたい。

研究成果

• [文献書誌] Ogihara, Y., K.Mochida, Y.Nemoto, K.Mural, Y.Yamazaki, T.Shin-I, Y.Kohara: "Correlated clustering and virtual display of gene expression patterns in the wheat life cycle by large-scale statistical analyses of expressed sequence tags."Plant Journal. 33. 101-1011 (2003)
• [文献書誌] Nemoto, Y., M.Kisaka, T.Fuse, M.Yano, Y.Ogihara: "Characterization and functional analysis of three wheat genes with homology to the CONS TANS flowering time gene in transgenic rice."Plant Journal. 36. 82-93 (2003)
• [文献書誌] Mochida, K., Y.Yamazaki, Y.Ogihara: "Discernment of homoeologous gene expression in hexaploid wheat by SNP analysis of contigs grouped from a large number of expressed sequence tags."Molecular Genetics and Genomics. 270. 371-377 (2003)
• [文献書誌] Murai, K., M.Miyamae, H.Kato, S.Takumi, Y.Ogihara: "WAP1, a wheat APETALA1 homolog, plays a central role in the phase transition from vegetative to reproductive growth."Plant & Cell Physiology. 44. 1255-1265 (2003)
• [文献書誌] Mizumoto, K., S.Takumi, Y.Ogihara, C.Nakamura: "Origin, dispersal and genomic structure of a low-copy-number hypervariable RFLP clone in Triticum and Aegilops species."Genes & Genetic Systems. 78. 291-300 (2003)