研究課題
本研究はコケ植物ゼニゴケの胞子体（2n）で片親性発現がゲノムワイドに起こっているかどうかを調べ，その意義に迫る研究である．シロイヌナズナでは，代表的なアクセッション（自然系統）を用いてレシプロカルクロスを行い，一塩基置換（SNPs）により転写産物の由来を認識することで片親性発現遺伝子が網羅的に同定されている．先行研究では，シロイヌナズナではアクセッション特異的に片親性発現を示す遺伝子が明らかになっている．アクセッションに非依存の普遍的な片親性発現遺伝子を同定するためにはレシプロカルクロスによって得られたF1間の比較が必須である．しかしながら，ゼニゴケは雌雄異株であるため，シロイヌナズナのようなレシプロカルクロスによる実験はできない．したがって，ゼニゴケ胞子体で片親性発現遺伝子を同定するためには，様々なアクセッションを用いる必要がある．本年度は世界各地から集めたゼニゴケのアクセッションの全ゲノムリシーケンスを実施し，解析するのに十分な量のSNPsがあることを明らかにした．SNPsを含む遺伝子が片親性発現を示すかどうかを，異なるアクセッションの交配により得られた胞子体cDNAから増幅したPCR産物のシークエンス解析を行うことで確認した．その結果，片親性発現を示す遺伝子を同定し，網羅的に同定することも可能であることを示した．動植物では片親性発現には上流のプロモーターのDNAメチル化が寄与していることが知られている．ゼニゴケのDNAメチル化酵素および脱メチル化酵素の変異体作出および発現組織の解析を行った．また，ゼニゴケの胞子体組織である蒴柄（さくへい）の組織形成に関する転写因子を同定した（論文投稿中）．
2: おおむね順調に進展している
様々なアクセッションの全ゲノムリシークエンシングによりエキソン上のSNPsを網羅的に同定した．これらSNPsの情報をもとに，片親性発現を示す遺伝子を網羅的に同定するためにRNA-seqを行う予定であったが，ゼニゴケの交配率が低く，十分にRNAを抽出できなかったため遅れが生じている．しかし，異なるアクセッションの交配により得られたF1胞子体から抽出したRNAを逆転写したcDNAをテンプレートにして行ったRT-PCRにより，ゼニゴケ胞子体で片親性発現を示す遺伝子を複数同定できていることと，年度後半で交配率を上昇させる環境を整備できたことから，当初の計画通り研究を遂行していると判断した．また，ゲノム編集によるゼニゴケの変異体作出に関して，コンストラクションが容易かつ複数箇所の編集を行える実験系を導入し，今後計画より早く変異体の表現型解析を行うための基盤を整備した．これにより効率良く候補遺伝子の破壊株における表現型観察が可能になる．
RNA-seq解析によりゼニゴケ胞子体で普遍的に片親性発現を示す遺伝子を網羅的に同定する．RT-PCRやRNA-seqで同定した片親性発現遺伝子に関して，ゲノム編集技術を利用して変異体を作出し，胞子体発生に対する影響を評価する．当該遺伝子のプロモーターのエピジェネティック修飾の状態をBS-seq等の方法により検出する．準備している形質転換体を用いた解析により，ゼニゴケにおける片親性発現の生理学的意義の解明を目指す．
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