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2018 年度 実績報告書

コムギ種間雑種の生育不全にみられる表現型可塑性の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04862
研究機関神戸大学

研究代表者

宅見 薫雄  神戸大学, 農学研究科, 教授 (50249166)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード生殖隔離 / 高密度連鎖地図 / ゲノム解析 / 種間雑種
研究実績の概要

パンコムギ育種において、タルホコムギ等の近縁野生種からの病害抵抗性遺伝子や種子貯蔵タンパク質遺伝子の導入が図られているが、実際には種間の生殖隔離が障壁となっている。コムギ近縁種間で交雑を行うと種間雑種において「Grass clump dwarf(異常分げつ矮性)」と呼ばれる表現型がしばしば観察されるが、二粒系コムギとタルホコムギの種間雑種では低温下でtype IIネクローシス、常温下では異常分げつ矮性を示す。本研究ではこのような雑種生育異常の原因遺伝子の単離を目指す。
平成30年度は、この異常分げつ矮性のタルホコムギ側原因遺伝子Net2に加えて、ハイブリッドクロロシスのタルホコムギ側原因遺伝子Hch1の2つの遺伝子座について周辺領域の物理地図作成を進め、Net2やHch1に連鎖したマーカーを作成した。ハイブリッドクロロシス系統の幼苗葉の経時的なRNA-seq解析データに基づき候補遺伝子を1つに絞り込むとともに、RT-PCR解析により絞り込んだ遺伝子が二粒系コムギとタルホコムギの雑種特異的に発現すること、クロロシスを発症する交雑組合せではそうでない組合せよりもこの遺伝子の発現量が高いことを明らかにした。Net2領域でも新規連鎖マーカーを作成し、幼苗葉の経時的なRNA-seq解析データを取得した。
また、二粒系コムギとAegilops umbellulataの種間雑種で見られる温度に影響されない異常分げつ矮性について、Ae. umbellulata側の原因遺伝子を6U染色体長腕上に位置づけ、RNA-seqデータを取得した。さらに二粒系コムギと野生一粒系コムギの雑種に見られる雑種矮性について、バルクRNA-seq解析によって原因遺伝子を7Am染色体上に位置付け、RNA-seqデータを取得した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、タルホコムギがもつ二粒系コムギとの生殖隔離遺伝子のうち、異常分げつ矮性を伴うハイブリッドネクローシス(type II)のタルホコムギ側原因遺伝子Net2とtype IIとは異なるハイブリッドネクローシス(type III)のタルホコムギ側原因遺伝子Hch1について解析を進めた。加えて、コムギ近縁野生種Aegilops umbellulataが持つ二粒系コムギとの生殖隔離遺伝子のうち異常分げつ矮性について、さらには、野生一粒系コムギが持つ二粒系コムギとの雑種矮性について、解析を進めた。平成29年に公開されたパンコムギ品種Chinese Springの参照ゲノム配列ver1を利用して、これら4つの雑種生育異常の原因遺伝子周辺領域をゲノム上に位置付けることができた。Hch1では候補遺伝子の機能解析をさらに進め、その他の3つの遺伝子についてはRNA-seqデータを取得し現在解析中である。Net2座やAegilops umbellulataのもつ異常分げつ矮性原因遺伝子(Gcd1)座周辺では、染色体の構造変異が起こっている可能性が高いことが推定された。この構造異常をどのように乗り越えて、候補遺伝子を絞り込むかが今後の課題となる。

今後の研究の推進方策

平成30年度に取得したRNA-seqデータの解析をさらに進めて、Hch1以外の3つの雑種生育異常の原因遺伝子についても候補遺伝子の絞り込みを進める。この際、原因遺伝子座周辺の染色体構造変異を考慮に入れる必要があるため、in silicoで仮想染色体上に位置付けられたread以外のreadについても、高いSNP-indexを示す多型については分子マーカーに変換して連鎖地図上に位置付けていくことが必要となる。
候補遺伝子が絞り込めたHch1については、異常分げつ矮性に直接関わったと思われる変異部位の推定をゲノム配列情報の比較からさらに進める。その上で、Langdonの培養細胞に候補遺伝子を導入して細胞死が起こるかどうかをモニタリングしてHch1遺伝子の相補性検定を行う。
二粒系コムギとAegilops umbellulata、二粒系コムギと野生一粒系コムギの雑種で見られる異常分げつ矮性や雑種矮性については、原因遺伝子周辺の分子マーカーをさらに開発して密接連鎖するマーカーを開発し、連鎖地図の作成を進める。これまでのRNA-seq解析による多型情報が役に立つはずである。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Origin of wheat B-genome chromosomes inferred from RNA sequencing analysis of leaf transcripts from section Sitopsis species of Aegilops2019

    • 著者名/発表者名
      Miki Yuka、Yoshida Kentaro、Mizuno Nobuyuki、Nasuda Shuhei、Sato Kazuhiro、Takumi Shigeo
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: 26 ページ: 171~182

    • DOI

      10.1093/dnares/dsy047

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genetic mapping of a novel recessive allele for non-glaucousness in wild diploid wheat Aegilops tauschii: implications for the evolution of common wheat2018

    • 著者名/発表者名
      Nishijima Ryo、Tanaka Chisa、Yoshida Kentaro、Takumi Shigeo
    • 雑誌名

      Genetica

      巻: 146 ページ: 249~254

    • DOI

      10.1007/s10709-018-0012-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA-seq analysis reveals considerable genetic diversity and provides genetic markers saturating all chromosomes in the diploid wild wheat relative Aegilops umbellulata2018

    • 著者名/発表者名
      Okada Moeko、Yoshida Kentaro、Nishijima Ryo、Michikawa Asami、Motoi Yuka、Sato Kazuhiro、Takumi Shigeo
    • 雑誌名

      BMC Plant Biology

      巻: 18 ページ: 271

    • DOI

      10.1186/s12870-018-1498-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of the U genome on grain hardness in nascent synthetic hexaploids derived from interspecific hybrids between durum wheat and Aegilops umbellulata2018

    • 著者名/発表者名
      Okada Moeko、Ikeda Tatsuya M.、Yoshida Kentaro、Takumi Shigeo
    • 雑誌名

      Journal of Cereal Science

      巻: 83 ページ: 153~161

    • DOI

      10.1016/j.jcs.2018.08.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA Sequencing-Based Bulked Segregant Analysis Facilitates Efficient D-genome Marker Development for a Specific Chromosomal Region of Synthetic Hexaploid Wheat2018

    • 著者名/発表者名
      Nishijima Ryo、Yoshida Kentaro、Sakaguchi Kohei、Yoshimura Shin-ichi、Sato Kazuhiro、Takumi Shigeo
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 19 ページ: 3749~3749

    • DOI

      10.3390/ijms19123749

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] RNA-seq BSA reveals the target region of hybrid incompatibility between tetraploid wheat and wild diploid wheat relative Aegilops umbellulata2019

    • 著者名/発表者名
      Moeko Okada, Kentaro Yoshida, Kazuhiro Sato and Shigeo Takumi
    • 学会等名
      The Plant and Animal Genome XXVII Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 野生一粒系コムギのゲノムを持つ合成異質6倍体の表現型変異2019

    • 著者名/発表者名
      道川麻美、吉田健太郎、長岐清孝、宅見薫雄
    • 学会等名
      日本育種学会第135回講演会
  • [学会発表] 合成パンコムギを用いたタルホコムギ種子の硬軟質性変異の評価2019

    • 著者名/発表者名
      三木祐香、岡田萌子、吉田健太郎、池田達哉、宅見薫雄
    • 学会等名
      日本育種学会第135回講演会
  • [学会発表] コムギ近縁種Aegilops umbellulataがもつ二粒系コムギとの間の雑種矮性原因遺伝子の遺伝解析2019

    • 著者名/発表者名
      岡田萌子、吉田健太郎、佐藤和広、宅見薫雄
    • 学会等名
      日本育種学会第135回講演会
  • [学会発表] コムギ近縁野生種Aegilops umbellulataゲノムの種子形質への影響2018

    • 著者名/発表者名
      宅見薫雄、岡田萌子、吉田健太郎、池田達哉
    • 学会等名
      第10回グルテン研究会
  • [学会発表] Distinct features of hybrid growth abnormalities in interspecific crosses of two wild diploid wheat relatives to tetraploid wheat2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Takumi, Moeko Okada, Kentaro Yoshida
    • 学会等名
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 国際学会
  • [学会発表] コムギ・エギロプス属の種間雑種にみられる多彩な生育異常2018

    • 著者名/発表者名
      宅見薫雄
    • 学会等名
      日本育種学会第134回講演会ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] RNA-seq-based marker development in wild wheat relatives2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Takumi
    • 学会等名
      The International Training Course on Triticeae Genomics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA-seqデータに基づくコムギC, M, Nゲノム2倍体近縁種間の遺伝的関係2018

    • 著者名/発表者名
      田中紗弥夏、吉田健太郎、佐藤和広、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] RNA-seq解析による二粒系コムギとAegilops cylindrica間の交雑種子の発生異常の解析2018

    • 著者名/発表者名
      高松鮎美、吉田健太郎、佐藤和広、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] 二粒系コムギとタルホコムギ間の雑種クロロシスに関与するHch1領域からの候補遺伝子の探索2018

    • 著者名/発表者名
      吉村信一、森崎良太、吉田健太郎、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] パンコムギハイブリッドネクローシスのRNA-seq解析2018

    • 著者名/発表者名
      笠澄望、吉田健太郎、佐藤和広、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] タルホコムギpuroindoline遺伝子の多様性解析2018

    • 著者名/発表者名
      三木祐香、岡田萌子、池田達哉、吉田健太郎、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] 二粒系コムギとAegilops umbellulataの雑種に由来する合成6倍体の表現型へのUゲノムの影響2018

    • 著者名/発表者名
      岡田萌子、吉田健太郎、宅見薫雄
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [学会発表] 二粒系コムギと6倍体エギロプス間の合成コムギの作出と表現型評価2018

    • 著者名/発表者名
      宅見薫雄、田中紗弥夏、池田達哉
    • 学会等名
      第13回ムギ類研究会
  • [備考] 神戸大学植物遺伝学研究室

    • URL

      http://www.lab.kobe-u.ac.jp/ans-plantgenetics/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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