| 研究課題/領域番号 |
26712005
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
赤木 剛士 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (50611919)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | カキ / 果実 / 形状 / トランスクリプトーム / 多様性 / 進化 / ゲノム解読 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は果実の生育・成熟に関するゲノム・進化学的な新しい知見を得るために, カキの全ゲノム情報を整理し, 果実形質に関する重要形質に関与する遺伝的因子を同定することを目的としている.
これまでにカキ属二倍体種であるマメガキにおいてその全ゲノム配列を解読し, さらにゲノム中における詳細なシンテニー解析からカキ属に特異な古倍数化が生じていたことを明らかにした. この系統特異的な全ゲノム重複によって重複した遺伝子ペアにおける進化選抜圧解析およびトランスクリプトームデータの参照により, 重複ペア間では著しい機能変化が生じており, カキ属にしか見られない新規遺伝子寄与が多く存在することが示唆された. この中には果実で特異的に発現する因子も含まれており, trans-cis両者の機能側面から, これらの因子がカキ属に特異な果実生育に関与している可能性が考えれた.
SHAPEプログラムを用いて, フーリエ記述子によるカキ157品種について形状の特性化を行った. 品種における多様な形状を経時的に, かつ形状の主成分ごとに数値化していく事により, カキ品種において形状の多様性を決定する時期及び品種間でのクラスターを特定し, この期間において広く品種クラスター間を網羅するサンプル群においてトランスクリプトーム解析を行う事で, 全発現遺伝子において果実形状変化と相関のある遺伝子群の単離を行った. この中にはKNOX/BELホメオボックス遺伝子やオーキシンシグナル関連因子などが含まれていた. さらに, 多様な品種において全遺伝子を考慮したネットワーク解析を行い, 形状相関遺伝子が統御する（参加する）ネットワークの全体構造を検討した.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
カキ属のゲノム解読は非常に良い精度で遂行することができ, 現在は論文執筆段階に入っている. 進化学的側面からも, 当初予想していた通り, 系統特異的な進化過程を得た遺伝子が数多く存在していることから, 遺伝子の基本動作は種間で一致していても, 形質への関与となると一般性を言及するのは難しいという事を示唆するデータを得ることに成功している. このゲノム配列データを基礎にして, 全遺伝子を考慮するトランスクリプトーム解析を100以上の果実サンプルについて適用することが可能となった. 既に果実形の量的評価法を確立しており, 相関解析・ネットワーク解析を通じて, 果実形を表す数的評価値に強く関連する遺伝子群を同定している.
一方で, 果実の軟化・着色と言った成熟に関しては, 形質評価系の検討が難航しており, トランスクリプトーム解析などとの相互解析をするのに必要な数的評価値を効率的に得る手段が確立していない. また, 遺伝解析に関してもカキ品種におけるジェノタイピングデータは既に得られているが, 六倍体におけるGWAS様解析手段は十分には確立されておらず, この手法の確立を急いでいる.
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| 今後の研究の推進方策 |
倍数体の遺伝学的解析の基礎となるアレル量を考慮したジェノタイピング法の精度向上, および, 遺伝地図構築法の確立を目指す. 既にかずさDNA研究所の協力の元, いくつかの方法を検討しており, 実際のデータとの照合を目指す.
果実成熟に関して, 岡山大学農学部の協力の元, 特に果実軟化に関して, 遺伝子発現量と相関をとれるような, 単なる貫入硬度などでは無い, 生理学に的を得た量的評価値の獲得を目指す. 既に予備的なトランスクリプトームデータは得られており, 単純なピアソン積率相関解析をはじめとして, 様々な統計解析手法を検討する.
すでに多様な品種間での遺伝子発現-形質の相関が取られている果実形状多様性については, 分離後代を用いて同様の解析を行う事で, 作用機作（分子経路）の一端の解明を目指す. 品種全体では形状決定の原因となる遺伝機構が異なると考えられるため, 品種間で共通する形状決定下流遺伝子が相関遺伝子として単離されるが, 特定の分離後代を用いた際は遺伝的経路は限定され, その経路に寄与する分子経路のみが形状相関遺伝子として同定されることが期待される.
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| 次年度使用額が生じた理由 |
分離集団および多様な品種における遺伝学的解析（ジェノタイピングおよび遺伝地図の構築など）をまだ行っていないため。また、果実成熟に関するトランスクリプトーム解析も一部のサンプルでしか行っていないことにもよる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
分離交雑後代集団にて大規模な全ゲノムジェノタイピング及び遺伝地図の作製を行う。品種におけるGWAS解析は六倍体での解析手法が確立されていないため、その解析手法の確立のためのモデル集団の解析に使用する。
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