植物ゲノムにおけるメチル化可変領域の網羅と育種形質との対応

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15380001
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 育種学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 貴島 祐治 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (60192556)
• 研究分担者: 佐野 芳雄 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (70109528)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: DNAメチレーション / イネ / キンギョソウ / トランスポゾンディスプレイ / トランスポゾンTam3 / 育種形質 / 脱DNAメチレーション / エピジェネティックマーカー

研究概要

本研究はエピジェネティック変異の主要な原因と考えられているDNAメチレーションに着目し、エピジェネティックな原因によるゲノム変異を網羅的に探索した。また環境に応じてメチル化レベルを変化させるトランスポゾンを見出し、そのメチル化可変機構を明らかにした。
1 イネの近縁種間での特徴化
この解析により、同一の構造を有していながらメチル化状態を異にする断片が特定の頻度で存在することを判明した。この断片を特定するためにイネのトランスポゾン様配列、MITEを基にトランスポゾンディスプレイ法を開発した。メチル化を異にする断片をエビジェネティックマーカー断片とし、この断片の発生頻度をイネの系統間で詳細に解析した。得られたエピジェネティックマーカー断片を単離した後、その構造解析を行い100断片の染色上の位置を特定した。
2 キンギョソウのメチル化可変機構の解明
キンギョソウのトランスポゾンTam3は温度に応じて転移活性を変化させる。低温では転移が促進され、高温では抑制される。温度による転移活性の変化はメチル化の変化も伴う。高温でTam3転移が抑えられている時にはメチル化は高くなり、低温の時Tam3が高くなるとメチル化は低くなる。このメチル化の変化はTam3の転移酵素の結合に伴って低下する後生的な現象であること明らかにした。この結果はメチル化が必ずしもトランスポゾンの制御に関わるとは限らないことを示した。
本研究では、植物ゲノムのメチル化の変化は二種あり、一つは遺伝的に固定したメチル化の変化であり、もう一つ体細胞レベルで変化するメチル化があることを明らかにし、育種学的に重要な形質変異の中にはエピジェネテックな変異が数多く潜在している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] The Temperature-dependent change in methylation of the Antirrhinum transposon tam3 is controlled by the activity of its transposase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hashida, SN., Uchiyama T., Martin C., Kishima Y., Sano Y., Mikami T.
  • 雑誌名: The Plant Cell 18 ページ: 104-118
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The temperature-dependent change in methylation of the Antirrhinum transposon tam3 is controlled by the activity of its transposase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hashida, SN., Uchiyama T., Martin C., Kishima Y., Sano Y., Mikami T.
  • 雑誌名: The Plant Cell 18 ページ: 104-118
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] DNA methylation is not necessary for the inactivation of the Tam3 transposon at non-permissive temperature in Antirrhinum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashida, SN., Kishima, Y., Mikami, T.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 162 ページ: 1292-1296
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] DNA methylation polymorphisms in rice and wild rice strains : Detection of epigenetic markers (2005)
  • 著者名/発表者名: Takata, M., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Breeding Science 55 ページ: 57-63
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Evidence for an evolutionary force that prevents epigenetic silencing between tail-to-tail rice genes with a short spacer (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S., Noro, Y., Nagano, H., Yoshida, K.T., Takano-Shimizu, T., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Gene 346 ページ: 231-240
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] DNA methylation polymorphisms in rice and wild rice strains : Detection of epigenetic markers. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takata, M., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Breeding Science 55 ページ: 57-63
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evidence for an evolutionary force that prevents epigenetic silencing between tail-to-tail rice genes with a short spacer. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S., Noro, Y., Nagano, H., Yoshida, K.T., Takano-Shimizu, T., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Gene 346 ページ: 231-240
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Reconstruction of putative DNA virus from endogenous rice tungro bacilliform virus-like sequences in the rice genome : implications for integration and evolution. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kunii, M., Kanda, M., Nagano, H., Uyeda, I., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: BMC Genomics 5 ページ: 18
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genomics of rice : markers as a tool for breeding. Biotechnology in Agriculture and Forestry. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y., Onishi, K., Sano, Y.
  • 雑誌名: Springer-Verlag Berlin Heidelberg Molecular Marker Systems vol.55 ページ: 245-254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Virus that was hidden in the plant genomes (2004)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y.
  • 雑誌名: Kagaku to Seibutsu 42 ページ: 704-706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analysis of the traito association with flower pigmentation by meanings transposon. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y., Takata, M., kuwahara, H., Sano, Y.
  • 雑誌名: Syokubutsu Shikiso Kenkyuho ページ: 225-234
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] MITE-transposon display efficiently detects polymorphisms among the Oryza AA-genome species. (2003)
  • 著者名/発表者名: Takagi, K., Nagano, H., Kishima, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Breeding Science 53 ページ: 125-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Temperature shift coordinately changes the activity and the methylation state of transposon Tam3 in Antirrhinum majus (2003)
  • 著者名/発表者名: Hashida, S., Kitamura, K., Mikami T., Kishima, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 132 ページ: 1207-1216
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Differentiation of transposon-inducible variegation pattern in crossed lines of snapdragon. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y., Ito, Y., Noro, Y., Sano, Y.
  • 雑誌名: Acta Horticulture 612 ページ: 67-71
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Temperature shift coordinately changes the activity and the methylation state of transposon Tam3 in Antirrhinum majus. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hashida, S., Kitamura, K., Mikami, T., Kishima, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 132 ページ: 1207-1216
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Differentiation of transposon-inducible variegation pattern in crossed lines of snapdragon. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y., Ito, Y., Noro, Y., Sano.Y.
  • 雑誌名: Acta Horticulture 612 ページ: 67-71
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 植物のゲノムに潜むウイルス-反復配列に秘められたしなやかでしたたかなゲノム、化学と生物 42巻 704-706 (2004)
  • 著者名/発表者名: 貴島祐治
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 学会出版センター
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Genomics of rice : markers as a tool for breeding. Biotechnology in Agriculture and Forestry, vol. 55, Molecular Marker Systems (2004)
  • 著者名/発表者名: Kishima, Y., Onishi, K., Sano, Y.
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] トランスポゾンを利用した花色関連形質の解析 「植物色素研究法」 植物色素研究会編 225-234 (2004)
  • 著者名/発表者名: 貴島祐治, 高田美和子, 桑原裕之, 佐野芳雄
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 大阪公立大学共同出版会
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 核移行に対する阻害活性を有するタンパク質及びこれを用いたタンパク質の核移行制御方法 (2005)
  • 発明者名: 貴島祐治, 橋田慎之介, 三上哲夫
  • 権利者名: 北海道大学長
  • 産業財産権番号: 特許出願2005-046553
  • 出願年月日: 2005-02-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より