| 研究課題/領域番号 |
18K05573
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
土屋 亨 三重大学, 地域イノベーション推進機構, 准教授 (30293806)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 交配不和合性 / 自家不和合性 / サツマイモ / 自他認識 |
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| 研究実績の概要 |
サツマイモ栽培種（Ipomoea batatas）は、その近縁野生種であるメキシコアサガオ（I.trifida）の自家不和合性に基づく交配不和合性を有しており、同一の交配不和合群に属する個体間では交配しても種子が得られない。このため、交配育種による効率的なサツマイモ新品種育成が妨げられている。本研究の代表者は、これまでの研究により、メキシコアサガオの自家不和合性において自他認識に直接関与する雌雄の自他認識因子遺伝子（S遺伝子）の候補遺伝子であるItAB2とItSEAを複数のS遺伝子型において同定した。これらを元に、サツマイモ栽培種の各遺伝子型のS候補遺伝子（IbAB2、IbSEA）を同定し、その判別マーカーを作成することが本研究の目的である。
これまでに、ItS1AB2とItS1SEAのS候補遺伝子をS10ホモ型系統に導入し、再分化個体を得たが長期間の培養による変異等により着花率および花粉稔性が大幅に低下していた。S遺伝子型の優劣性はS29>S1>Sc>S10>S3であるため、S1-S候補遺伝子を確実に発現させるためには劣性側の系統を利用することが不可欠である。そこで、既存のSc（自家和合性）ホモ型系統とS3ホモ型系統を交配したF1個体（S3Sc）より自殖によりF2世代を作成し、S遺伝子型判別マーカーでScホモ型系統を複数選抜した。得られたScホモ型系統はS遺伝子座以外はヘテロ性が高いことが想定されるため、現在、これらに対しての形質転換を行うとともに、各系統の脱分化性、再分化性、遺伝子導入効率、再分化個体の着花率と花粉稔性などを検討しており、形質転換に最適な新たなScホモ型系統の獲得を行っている。
また、交配不和合群A群からK群に属するサツマイモ栽培種の開花前日・開花2週間前の葯および柱頭のサンプリングはほぼ完了し、mRNAの精製ならびにゲノムDNAの精製を行っている。
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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
サツマイモ栽培種の交配不和合性の基盤を成すヒルガオ科の自家不和合性については、真のS遺伝子の決定が完了していない。そこでメキシコアサガオのS10ホモ型系統にS候補遺伝子（ItAB2、ItSEA）を導入したが、着花率や花粉稔性の低下により、十分な交配実験を行えなかった。そこで、新たにScホモ型系統×S3ホモ型系統の交配後代を展開して複数のScホモ型系統を選抜した。得られたScホモ型系統は、S遺伝子座以外についてはヘテロ性が高いことが推定され、現在、培養特性ならびに着花率・花粉稔性の良い系統を選抜しつつ形質転換実験を行っており、真のS遺伝子の同定を早めに行う。
サツマイモ栽培種のS遺伝子座判別マーカーの作成には、サツマイモ栽培種の各交配不和合群を示すS（候補）遺伝子（IbAB2、IbSEA）を獲得することが必要不可欠である。当初予定では、クラシカルなcDNAおよびゲノムライブラリーを作成しスクリーニングを行う予定にしていたが、ベクターやライブラリー作成キットの入手が困難になるとともに価格も大幅に上昇している。昨年度中に、新たにベクターを入手するとともに、効率の良い市販のキットを使わずに全てマニュアルでライブラリーの作成を試みたが、ゲノムライブラリーにおいては、ゲノムサイズの10倍以上をカバーするライブラリーの作出が困難であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
Scホモ型系統のS遺伝子座の解析は既に完了しており、ItAB2およびItSEAのS候補遺伝子は、いずれも偽遺伝子であることが明らかになっている。しかし、Sc遺伝子型がS遺伝子による自家不和合性の優劣性関係の中に位置することから、Sc遺伝子座上のS優劣性支配因子は破壊されていないことが推定される。そこで、メキシコアサガオの形質転換による真のS遺伝子の決定に向けて、新たに作出したScホモ型系統・S3ホモ型系統に対して、ItS1AB2、ItS1SEAのS候補遺伝子を導入し、その表現型を観察する。
サツマイモ栽培種のS（候補）遺伝子の単離に向けて、当初予定であったクラシカルなcDNAおよびゲノムライブラリーの構築とスクリーニングの方法は採用せず、まずはRNAseqにより、雄側のS候補遺伝子であるIbAB2の同定を進める。ItAB2と相同性の高い遺伝子は、メキシコアサガオではS遺伝子座近傍に座乗するItAB3のみであり、またサツマイモ栽培種も同様である（報告されたゲノム配列を元に解析）。また、S遺伝子型がヘテロなメキシコアサガオでは劣性側のAB2は転写が抑制されていることから、サツマイモ栽培種でも同様である可能性が高い。そこで、まず、A群からK群のサツマイモ栽培種の開花2週間前の葯のmRNAを用いてRNAseqを行い優性側のIbAB2を同定し、引き続いて劣性側のIbAB2をゲノムから単離する（もしくはNGSを利用した長鎖シークエンシングで同定する）予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画で購入を予定していた、cDNA・ゲノムライブラリー構築キットが新規入手困難であるとともに、購入できるキット類であっても当初計画で予定した額を大幅に上回っていたため購入せず、次年度に次世代シークエンサーを用いたRNAseqならびに長鎖シークエンシングを行う予算として留保した。配列解析に当たり、RNAseqについては研究代表者が所属する施設の機器を用いる。また、長鎖シークエンシングについては、外注による解析と研究代表者が所属する施設の機器を用いた解析を併用する。
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