| 研究課題/領域番号 |
15KK0264
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
風間 裕介 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 協力研究員 (80442945)
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| 研究期間 (年度) |
2016 – 2017
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| キーワード | 重イオンビーム / 雌雄異株植物 / ヒロハノマンテマ / 性染色体 / 性決定 |
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| 研究実績の概要 |
雌雄異株植物ヒロハノマンテマは、570 Mbと巨大なY染色体をもつ。Y染色体には、めしべの発達を抑制するGSFと、おしべの発達を促進するSPFとの、2つの性決定遺伝子の存在が推定されているが、これらの遺伝子がどのように獲得されたかはわかっていない。XY染色体が獲得されたのはわずか1000万年前であり、これはほ乳類の性染色体の獲得が1億8千万年前であるのと比較して新しい。そのためヒロハノマンテマのXY間に多くの相同遺伝子が存在する。相同性比較や構造比較により性染色体の構築過程を知ることができる。本研究では、申請者がこれまでに獲得した性転換変異体を用いて、２つの性決定領域を塩基配列レベルまで絞り込む。一方で国際共同研究でゲノム解読を進め、XY間の構造比較解析を実現する。
今年度は、両性花変異体の原因遺伝子探索を進めた。オス個体、メス個体、両性花変異体のゲノムをそれぞれ50倍ゲノム程度、高速シーケンサーで解読し、K-mer法(Akagi et al. 2014 Science）を用いて解析した。具体的には、獲得したリードを35bpの長さにコンピューター上で切断し、それぞれの断片を網羅的に比較することで、「オスに存在するが、メスと両性花変異体には存在しない」Y染色体上の配列の獲得を試みた。その結果、両性花変異体に特異的な突然変異を特定することができ、本手法がうまく機能することがわかった。しかし、獲得できたメスのリードが予想よりも少なかったため、オスとメスとの比較において偽陽性が多発してしまい、性決定領域の絞り込みまでは至らなかった。
ヒロハノマンテマのオスゲノムDNAをOptcal Mappingに供試した。数百kb～数千kb単位でゲノムDNAを特定の配列を認識する酵素で蛍光ラベルし,ゲノム全体の制限酵素地図を得た。今後、ゲノムシーケンスのデータと統合し制度の高いゲノム情報を得る。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
メスゲノムのリード数が予想よりも少なかったため、K-mer解析の結果Y染色体以外の領域に生じた変異が多く検出されてしまい、性決定遺伝子の絞り込みには至らなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
メスゲノムに加え、両性花変異体、無性花変異体のゲノムを高速シーケンサーで解読し、上記の解析により性決定の原因領域をリストアップする。また、メス個体、オス個体、両性花変異体、無性花変異体のRNAseqを行い、転写産物を用いたK-mer解析、並びに変異体間での遺伝子発現量比較をおこない、これらのデータを統合して性決定遺伝子を絞り込む。
ゲノム解読については、申請者が確立したY染色体欠失マッピングの規模を拡大し、Y染色体の遺伝子地図を高密度化する。またDovetail等の技術を導入してより長いスキャフォールドを得る。
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