重イオンビーム欠失変異マッピングによる組換え抑制領域からの有用遺伝子同定

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25292009
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 風間 裕介 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 協力研究員 (80442945)
• 研究分担者: 安井 康夫 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (70293917) ; 高原 学 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産草地研究所 飼料作物研究領域, 主任研究員 (90355123)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 育種学 / 重イオンビーム / 組換え抑制領域 / 植物 / 生殖システム

研究実績の概要

染色体の組み換えが抑制された領域に存在する有用遺伝子を同定するため、組換え抑制領域に欠失変異をもつラインを整備し、それらの欠失情報から原因遺伝子の位置を特定する「欠失変異マッピング」を実施した。
組換え抑制領域のマッピングを行う欠失マップ法の精度を高めるため、巡回セールスマン問題を応用した欠失マッピング汎用ソフトウェア“DelMapper（デルマッパー）"を開発し公開した。ヒロハノマンテマの2つの性決定遺伝子(雄蕊発達促進：SPF、雌蕊発達抑制：GSF)については、96変異体について146個のY特異的 マーカーの欠失状況を調べDelMapperでマップし、GSF領域およびSPF 領域のマッピングに成功した。本マップで欠失領域が最も小さかった両性花変異体から直径0.1mm程度の蕾を採取してRNAseqを行い、現在、変異体で発現しない遺伝子リストからGSF性決定遺伝子の候補を絞り込んでいる。
ソバの二花柱型自家不和合性においてはソバのドラフトゲノムとゲノムデータベースを整備し、前年度に実施したGBS解析結果を用いて極度に組み換えが抑制されているS領域を抽出し、さらにS領域上に座乗する二花柱型自家不和合性遺伝子の候補を絞り込んだ。その結果、ソバのS領域はレトロトランスポゾンなどの繰返し配列に富んでおり、その全長は5.4 Mbp程度であることがわかった。機能が予測された遺伝子はわずかに32個であり、これらの中からソバの自家不和合性の制御に関わる可能性が高いと考えられる2遺伝子(RNaseおよび26Sプロテオソーム系関連遺伝子)を見出した。
ギニアグラスのアポミクシス遺伝子については、アポミクシス遺伝子領域の配列情報から特定した座乗遺伝子23個のRT-PCR解析により、4遺伝子でアポミクシス品種特異的に穂における発現が確認された。ただしこれらの遺伝子の発現は葉でも見られ、定量PCRなどさらに詳細な解析が必要と考えられた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Oxford University/Edinburgh University(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Oxford University/Edinburgh University
• [雑誌論文] Assembly of the draft genome of buckwheat and its applications in identifying agronomically useful genes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui Y, Hirakawa H, Ueno M, Matsui K, Katsube-Tanaka T, Yang SH, Aii J, Sato S, Mori M
  • 雑誌名: DNA res 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/dnares/dsw012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AMAP: A pipeline for whole-genome mutation detection in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Kazama Y, Hirano T, Hamada M, Ono Y, Abe T
  • 雑誌名: Genes Genet Syst 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new physical mapping approach refines the sex-determining gene positions on the Silene latifolia Y-chromosome (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Ishii K, Aonuma W, Ikeda T, Kawamoto H, Koizumi A, Filatov DA, Chibalina M, Bergero R, Charlesworth D, Abe T, Kawano S
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 18917
  • DOI: 10.1038/srep18917
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suppressor screen and phenotype analyses revealed an emerging role of the monofunctional peroxisomal enoyl-CoA hydratase 2 in compensated cell enlargement (2016)
  • 著者名/発表者名: Katano M, Takahashi K, Hirano T, Kazama Y, Abe T, Tsukaya H, Ferjani A
  • 雑誌名: Front Plant Sci 巻: 7 ページ: 132
  • DOI: 10.3389/fpls.2016.00132. eCollection 2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ion beam breeding and gene discovery for function analyses using mutants (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe T, Kazama Y, Hirano T
  • 雑誌名: Nuclear Physics News 巻: 25 ページ: 30-35
  • DOI: 10.1080/10619127.2015.1104130
• [雑誌論文] ワイルドはセクシーだ！ (2015)
  • 著者名/発表者名: 内藤健, 高橋有, 山内卓樹, 福島健児, 風間裕介, 江崎文一, 友岡憲彦
  • 雑誌名: 育種学研究 巻: 17 ページ: 64-70
  • DOI: 10.1270/jsbbr.17.64
• [学会発表] 重イオンビームによるグリーンイノベーションの創出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 平野智也, 大田修平, 佐藤陽一, 村井耕二, 河野重行, 小野克徳, 阿部知子
  • 学会等名: 近畿作物・育種研究会公開シンポジウム 「変異創成技術の現状と未来」
  • 発表場所: 京都教育大学藤森キャンパス(京都)
  • 年月日: 2015-12-12 – 2015-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 巡回セールスマン問題を用いた植物型巨大Y染色体のマッピング (2015)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 石井公太郎, 阿部知子, 河野重行
  • 学会等名: 日本遺伝学会第87回大会
  • 発表場所: 東北大学河内北キャンパス(仙台)
  • 年月日: 2015-09-25 – 2015-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] ソバの起源地を訪ねて (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金研究成果公開促進費補助事業 2015年度日本育種学会市民公開シンポジウム
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟)
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 重イオンビーム誘発欠失変異体集団を用いたシロイヌナズナ必須染色体領域のマッピング (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎, 風間裕介, 平野智也, 白川侑希, 大部澄江, 山田美恵子, 若菜妙子, 阿部知子
  • 学会等名: 日本育種学会第128回講演会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟)
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] ゲノミックセレクションを用いた多収性普通ソバ系統の育成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原尚資, 矢部志央理, 上野まりこ, 榎宏征, 木村達郎, 西村哲, 安井康夫, 岩田洋佳, 大澤良
  • 学会等名: 日本育種学会第128回講演会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟)
  • 年月日: 2015-09-11 – 2015-09-11
• [学会発表] 重イオンビーム照射による巨大欠失を利用して組換え抑制領域をマッピングする (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎, 風間裕介, 池田時浩, 川元寛章, 河野重行, 阿部知子
  • 学会等名: SIP新しい育種技術２系／３系突然変異グループ合同ワークショップ
  • 発表場所: 富士屋(新潟)
  • 年月日: 2015-09-10 – 2015-09-10
• [学会発表] シロイヌナズナで明らかにした重イオンビームのLET効果～変異率と変異スペクトラムについて (2015)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 平野智也, 石井公太郎, 大部澄江, 白川侑希, 阿部知子
  • 学会等名: SIP新しい育種技術２系／３系突然変異グループ合同ワークショップ
  • 発表場所: 富士屋(新潟)
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-09
• [学会発表] ヒロハノマンテマY染色体の構造解析と組換え抑制領域の欠失マッピングプログラムDelMapperの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 石井公太郎, 池田時浩, Dmitry Filatov, Margarita Chibalina, Roberta Bergero, Deborah Charlesworth, 河野重行, 阿部知子
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟)
  • 年月日: 2015-09-08 – 2015-09-08
• [学会発表] Comprehensive characterization of genomic rearrangement in heavy-ion induced Arabidopsis mutants by whole genome resequencing (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Hirano T, Ishii K, Ohbu S, Shirakawa Y, Abe T
  • 学会等名: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2015-07-07 – 2015-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] Pipeline for whole-genome analysis of heavy-ion-induced mutants in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Kazama Y, Hirano T, Hamada M, Ono Y, Abe T
  • 学会等名: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2015-07-07 – 2015-07-08
  • 国際学会
• [備考] 2016年4月13日京都大学研究成果報告ホームページ「世界初となるソバの全ゲノム解読に成功」
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2015/160331_1.html
• [備考] 2016年1月8日理化学研究所プレスリリースホームページ「植物Y染色体遺伝子地図を作成」
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160108_5/