ハクサイ一代雑種品種におけるエピゲノム解析（国際共同研究強化）

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16KK0171
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 藤本 龍 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60620375)
• 研究期間 (年度): 2017 – 2022
• キーワード: ヘテロシス / エピジェネティクス / トランスクリプトーム / アブラナ科

研究実績の概要

今年度は前年度に引き続き、転写活性型のヒストン修飾であるH3K4me3とH3K36me3及び、転写抑制型のヒストン修飾であるH3K27me3のChIP-seqデータの解析を実施した。父親系統とF1、母親系統とF1でH3K4me3、H3K36me3、H3K27me3のレベルが異なる遺伝子を同定した。片親とF1でこれら3つのヒストン修飾レベルが異なる遺伝子の多くは、両親系統間でもヒストン修飾レベルが異なる傾向が見られた。F1と片親でヒストン修飾レベルが異なった遺伝子の多くは、High parent (ヒストン修飾レベルが高い方の親系統と同レベル) を示すことが明らかとなり、F1特異的なヒストン修飾状態はほとんど見られないことを明らかにした。
シロイヌナズナのCol系統とC24系統のF1では、DDM1が機能喪失すると雑種強勢が低下することを明らかにしている。この原因遺伝子を明らかにするために、野生型のCol、C24系統とそのF1および、ddm1変異体のCol、C24系統とそのF1の合計6系統について、RNA-seq解析を実施し、発現変動遺伝子を同定した。発現変動遺伝子について、Col系統を用いて過剰発現形質転換体を作出した。この過剰発現形質転換体は、野生型Colと植物サイズの大きさに差は見られなかった。この過剰発現形質転換体 (Col)と野生型C24のF1は野生型のF1と比較して、植物サイズが小さかったことから、F1でこの遺伝子発現が高くなると雑種強勢レベルに負の影響を及ぼす可能性が示唆された。今後は、この遺伝子が過剰発現することで雑種強勢レベルが低減する原因について明らかにする計画である。
コロナ流行により渡航が180日に満たなかったが、遠隔による情報共有によって研究を完了できた。

研究成果

• [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア) (2018)
  • 年月日: 2018-07-07 – 2018-07-11 | 2018-09-022018-09-14 | 2018-11-052018-11-29 | 2019-01-042019-02-10 | 2019-08-192019-08-26 | 2019-10-082019-11-02 | 2019-11-142019-12-14 | 2020-01-042020-01-19
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: CSIRO
  • 主な海外共同研究者名: Ian Greaves
  • 部局: Agriculture and Food
  • 職名: Team Leader
• [雑誌論文] Studies on the Molecular Basis of Heterosis in Arabidopsis thaliana and Vegetable Crops (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiraki Saaya、Fujiwara Kazumasa、Kamiya Yoshiki、Akter Mst. Arjina、Dennis Elizabeth S.、Fujimoto Ryo、Mehraj Hasan
  • 雑誌名: Horticulturae 巻: 9 ページ: 366～366
  • DOI: 10.3390/horticulturae9030366
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of histone modification in gene expression in <i>Brassica rapa</i> vegetables (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiraki S.、Kamiya Y.、Mehraj H.、Takahashi S.、Seki M.、Dennis E.S.、Fujimoto R.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 1362 ページ: 107～112
  • DOI: 10.17660/ActaHortic.2023.1362.15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The role of epigenetic modifications in the transcriptional regulation of long noncoding RNAs in <i>Brassica rapa</i> vegetables (2023)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Y.、Shiraki S.、Mehraj H.、Akter M.A.、Takahashi S.、Seki M.、Dennis E.S.、Osabe K.、Fujimoto R.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 1362 ページ: 65～70
  • DOI: 10.17660/actahortic.2023.1362.10
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Will epigenetics be a key player in crop breeding? (2022)
  • 著者名/発表者名: Tonosaki Kaoru、Fujimoto Ryo、Dennis Elizabeth S.、Raboy Victor、Osabe Kenji
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 958350～958350
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.958350
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Brassica rapaにおけるH3K4me3とH3K36me3の遺伝子発現における役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 白木沙彩、Mehraj Hasan、安田剛志、藤本龍
  • 学会等名: 園芸学会令和5年度春季大会
• [学会発表] シロイヌナズナの雑種強勢に関係する遺伝領域の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤原一将、宮路直実、安田剛志、藤本龍
  • 学会等名: 日本育種学会第142回講演会
• [学会発表] The role of histone modification in gene expression in Brassica rapa vegetables (2022)
  • 著者名/発表者名: Saaya Shiraki, Hasan Mehraj, Satoshi Takahashi, Ayasha Akter, Naomi Miyaji, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis, Ryo Fujimoto
  • 学会等名: IHC2022
  • 国際学会
• [学会発表] ハクサイにおいて活性型ヒストン修飾が遺伝子発現に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 白木沙彩、Mehraj Hasan、高橋聡史、安田剛志、関原明、藤本龍
  • 学会等名: 園芸学会令和4年度秋季大会
• [学会発表] Identification of the genetic region related to heterosis in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Fujiwara, Naomi Miyaji, Satoshi Takahashi, Motoki Shimizu, Motoaki Seki, Takeshi Yasuda, Elizabeth S. Dennis, Ryo Fujimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会
• [学会発表] Change of trimethylation of lysine 27 of histone H3 in the decrease in DNA methylation 1 mutant of Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Saaya Shiraki, Kodai Matsuo, Satoshi Takahashi, Motoki Shimizu, Elizabeth S. Dennis, Motoaki Seki, Ryo Fujimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
• [学会発表] The epigenome analysis in Brassica rapa L. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujimoto
  • 学会等名: School of Life and Medical Sciences Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of four major histone midifications in regulating heterosis in Chinease cabbage (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasan Mehraj, Satoshi Takahashim Motoki Shimizu, Takeshi Yasuda, Elizabeth S. Dennis, Motoaki Seki, Ryo Fujimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic and epigenetic approaches for understanding the molecular mechanism of heterosis in Arabidopsis thaliana and Brassica rapa (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujimoto, Hasan Mehraj, Satoshi Takahashi, Kazumasa Fujiwara, Naomi Miyaji, Saaya Shiraki, Motoki Shimizu, Motoaki Seki, Elizabeth S. Dennis
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会
• [学会発表] シロイヌナズナの耐塩性における雑種強勢の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 神矢良樹、Mehraj Hasan、安田剛志、藤本龍
  • 学会等名: 日本育種学会第142回講演会
• [学会発表] The relationship between the function of DECREASE IN DNA METHYLATION 1 (DDM1) and the salinity tolerance of Arabidopsis thaliana accessions, Columbia-0 and C24 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Kamiya, Hasan Mehraj, Kodai Matsuo, Motoki Shimizu, Satoshi Takahashi, Motoaki Seki, Takeshi Takasaki, Ryo Fujimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会
• [図書] Smart Plant Breeding for Vegetable Crops in Post-genomics Era (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Kamiya, Saaya Shiraki, Kazumasa Fujiwara, Mst. Arjina Akter, Ayasha Akter, Ryo Fujimoto, Hasan Mehraj
  • 総ページ数: 426
  • 出版者: Springer, Singapore