| 研究課題/領域番号 |
21K20585
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| 研究機関 | 福井県立大学 |
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研究代表者 |
西嶋 遼 福井県立大学, 生物資源学部, 助教 (00841561)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| キーワード | 合成６倍体コムギ / タルホコムギ / ゲノム間クロストーク / シス・トランス因子 / 種子 / 胚乳 / RNA-seq / トランスクリプトーム関連解析 |
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| 研究実績の概要 |
一般に異質倍数体種は祖先二倍体種に比べて高いストレス耐性を示す。これは、様々な環境に応じて同祖遺伝子の発現を調整し、使い分けることで、適応性を向上させてきたためと考えられている。近年、モデル植物の異質倍数体種において、ゲノム間クロストークによる発現バイアスと有用形質との関連性が議論されてきたが、特にコムギではゲノムの大きさと複雑性から理解が進んでこなかった。本研究では、倍数性進化の過程を人為的に再現した合成６倍体コムギ系統群と、近年公表された祖先二倍体種のゲノム多型情報を組み合わせることによって、コムギにおけるトランスクリプトーム関連解析(TWAS: transcriptome-wide association study)の適用可能性を検証する。植物の発生段階の任意の一点、あるいはストレス条件下で働くシス・トランス因子を網羅的に単離できれば、エンハンサーの改変など、新たな育種への展開が期待される。
本年度は翌年度に予定している胚乳のサンプリングのために合成パンコムギ82系統ならびにABゲノム提供親の４倍体品種Langdon (Ldn)を温室にて栽培した。当初の計画では種子登熟期に先立って幼苗でもトランスクリプトーム解析を実施予定であったが、種子の発芽率が低くサンプル数を確保できなかったために見合わせた。
また、研究開始前に採集しておいた開花後１週間のLdnの胚乳を用いて最適なRNA抽出法を検証した。塩化リチウム法とFruit-mateを比較した結果、後者の方が量・質ともに今回のサンプルには適していた。抽出したRNAを用いてBrAD-seq法による3'末端特異的ライブラリ調製の系を整えた。
さらに、合成パンコムギの系統数を増やすべくLdnとタルホコムギの交配を行なった。12の交配組み合わせのうち正常に発芽した6個体についてコルヒチンによる染色体倍化処理を行なった。
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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
本研究では片親を固定した合成パンコムギ系統群と、祖先二倍体種のゲノム多型情報を組み合わせることによって、コムギ胚乳におけるトランスクリプトーム関連解析コムギにおけるトランスクリプトーム関連解析の適用可能性を検証する。研究期間の開始から胚乳のサンプリング時期まで約半年の時間が空くことから、当初の計画では種子登熟期に先立って幼苗でもトランスクリプトーム解析を実施する予定であったが、種子の発芽率が低くサンプル数を確保できなかったために見合わせた。本年度は別サンプルを材料に胚乳からのRNA抽出法の検証とRNA-seqライブラリ調製の系の確立を進めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成パンコムギ82系統ならびにLdnの開花１週間後の胚乳を材料にトランスクリプトーム解析を行う。BrAD-seq法(Townsley et al. 2015)により3’末端RNA-seqライブラリを自作し、コストを削減する。パンコムギ参照配列(the IWGSC RefSeq v2.1 from URGI repository: Alaux et al. 2018)由来のABゲノムとタルホコムギ参照配列(Aet_v4.0: Luo et al. 2017)を統合した擬似合成パンコムギ参照配列に対し、EAGLE-RC (Kuo et al. 2018)を用いて同祖遺伝子を区別しながらリードをマッピングする。タルホコムギの多型情報(Gaurav et al. 2021)と、RNA-seq解析から得られた各同祖遺伝子の発現量データを組み合わせ、TWASを実施する。TWAS内におけるGWASにはrrBLUP (Endelman et al. 2011)を、eQTL解析にはMatrix eQTL (Shabalin 2012)の使用を予定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の計画では種子登熟期に先立って幼苗でもトランスクリプトーム解析を実施する予定であったが、種子の発芽率が低くサンプル数を確保できなかったために実施を見合わせ、次年度使用額が生じた。繰り越した額については、翌年度に収穫した種子を材料に実施を予定している幼苗のトランスクリプトーム解析のライブラリ調製に必要な物品費やシーケンシング解析の外注費に充てる。
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