| 研究課題/領域番号 |
20H03297
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| 研究機関 | 福井県立大学 |
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研究代表者 |
風間 裕介 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (80442945)
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| 研究分担者 |
平野 智也 宮崎大学, 農学部, 准教授 (80455584)
FAWCETT JEFFREY 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 上級研究員 (50727394)
松永 幸大 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40323448)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 染色体 / 転座 / 逆位 / 重イオンビーム / ３Dゲノム構造 / シロイヌナズナ |
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| 研究実績の概要 |
逆位や転座など遺伝子数の増減や変化を伴わない染色体再編成が生物進化において重要であることは、比較ゲノム解析から明らかである。しかし、逆位や転座が表現型に与える直接的な影響を知るには、実験的に誘発してその影響を見る必要がある。我々は、順遺伝学的手法として、植物において染色体再編成を従来の30倍の頻度で誘発する、重イオンビームを用いた新技術を開発した。本研究では重イオンビームで作出した3種の変異体がもつ逆位や転座が遺伝子発現や形質、３Dゲノム構造やエピゲノムへ及ぼす影響を精査することで、逆位や転座が植物に与える影響を解明する。
・Ar55-as6変異体：本変異体は、逆位、欠失、転座をヘテロでもつ。本変異体を野生型Col-0株と交配したところ、上記染色体再編成はまとまって遺伝し、表現型は顕性であることが明らかとなった。さらに、上記染色体再編成はホモでは遺伝せず、BC1世代の鞘を開いて観察したところ、成熟の妨げられた種子が確認された。2番染色体上に存在する必須遺伝子の欠失がその原因であると考えられる。
・C290-458-as1：本変異体では花の大輪化が見られる。本変異体をリシーケンス解析したところ、第5染色体に巨大な逆位をもつことがわかった。野生型Col-0と交配して得たBC2世代の解析から、この逆位が大輪化の原因であることがわかったが、逆位の周辺には既知の大輪化遺伝子は存在しなかった。更に原因を調査するため、ゲノム編集にて同様の逆位を導入するコンストラクトを構築し、Col-0に同様の逆位の導入を行った。
・C200-74-N2変異体：本変異体も花の大輪化が見られ、第2染色体上に逆位をもつことがわかっている。野生型Col-0と交配して得たBC2世代の解析から、この逆位が大輪花の原因であることがわかった。
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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
3種類の変異体の遺伝様式と表現型の原因となる染色体領域を同定することができた。最も染色体再編成が複雑なAr55-as6変異体は染色体再編成がヘテロでしか遺伝せず、形質が顕性であることが示され、2つの大輪変異体は、どちらも既知遺伝子の変異が原因でないことがわかった。一方で、研究代表者の所属変更後の研究環境のセットアップ中に実験を開始した影響で、条件の安定した栽培環境が整わず、RNA-seqのデータ取得が遅れてしまった。
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| 今後の研究の推進方策 |
栽培環境が整ったため、Ar55-as5-6変異体の詳細な表現型の観察を実施する。その上で、サンプリングのタイミングを決定し、RNA-seqを行い染色体再編成が遺伝子発現に与える影響を精査する。また、ゲノム支援等を活用し、染色体再編成がエピゲノムに与える影響を解析するとともに、ロングリードシーケンスを行って再編成の実体を確かめる。大輪変異体では、トランケーションした遺伝子のT-DNA挿入系統、およびゲノム編集による遺伝子破壊系統の表現型観察を行う。大輪変異体は、細胞が肥大化するものと、細胞数が増加するものに大きく分けられる。顕微鏡下で花弁細胞の数と大きさとを観察し、どちらのタイプの変異体なのかを明らかにする。
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