アブラナ科植物の雑種強勢関連領域の同定

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05614
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 藤本 龍 神戸大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60620375)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 雑種強勢 / ヘテローシス / エピジェネティクス / トランスクリプトーム / アブラナ科 / QTL

Outline of Annual Research Achievements

ハクサイ近交系24系統と優良親系統6系統を交配して、得られた46組合せのF1について、播種後6日の子葉面積と播種後21日の本葉の面積及び、圃場における収量調査を行った。また、両親系統を用いて、SSRマーカーやCAPSマーカーを用いた遺伝子型判定や、RAD-seqにより、系統間の遺伝距離を推定した。雑種強勢の程度について、初期生育と収量の間で相関を調べたところ、播種後21日の本葉の面積と収量にはゆるい正の相関が見られたが、子葉の面積はどの形質とも相関が見られなかった。また、遺伝距離と雑種強勢には全ての形質において相関が見られなかったことから、遺伝距離を指標に雑種強勢が現れる親系統の選抜を行うことは難しいことが明らかとなった。
ハクサイ市販品種‘W39’とその両親系統について、表現型の解析を行い、播種後数日でF1の子葉面積が両親系統に比べて大きく、本葉についてもF1で面積が大きいことが明らかとなった。また、40種類以上の植物ホルモンについて、内生含量を両親系統とF1で比較した結果、多くの植物ホルモン含量は、F1では両親の中間型を示すことが分かった。初期生育に着目して、植物サイズに関わる遺伝子や、葉緑体で働く遺伝子について、発現量を調べたところ、F1では、播種後2日において、葉緑体ターゲット遺伝子の発現レベルが両親系統よりも高かった。そこで、RNA-seqにより、ゲノムワイドに両親系統とF1で発現を調べたところ、やはり、播種後2日では光合成や葉緑体局在の遺伝子が有意にF1で発現レベルが高くなる傾向が見られた。一方、ストレス応答関係の遺伝子の発現がF1では両親系統に比べて低くなる傾向にあることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、46組合せのF1について、初期生育と収量の雑種強勢の関係性や遺伝距離と雑種強勢の関連性について明らかにすることができた (Kawamura et al. 2016)。また、市販F1品種W39とその両親系統を用いて、雑種強勢の表現型を詳細に調べ、転写解析により、葉緑体ターゲット遺伝子がF1で有意に発現上昇することを明らかにした (Saeki et al. 2016)。これ以外にも、QTL解析やエピゲノム解析も順調に進展していることから、今年度はおおむね順調に研究が進展したと考える。

Strategy for Future Research Activity

今年度、初期生育と収量の雑種強勢の関連性や遺伝距離と雑種強勢の関連性を明らかにしたが、異なるF1集団を用いて再検証する。また、市販F1品種W77のF2集団を用いたQTL解析を実施する。
また、エピゲノム解析を行い、両親系統とF1でエピジェネティックな修飾状態が異なる遺伝子を明らかにし、転写への影響や、雑種強勢への関与について調べる予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CSIRO(Australia)
  • Country Name: Australia
  • Counterpart Institution: CSIRO
• [Journal Article] Molecular and cellular characteristics of hybrid vigour in a commercial hybrid of Chinese cabbage (2016)
  • Author(s): Saeki N, Kawanabe T, Ying H, Shimizu M, Kojima M, Abe H, Okazaki K, Kaji M, Taylor JM, Sakakibara H, Peacock WJ, Dennis ES, Fujimoto R.
  • Journal Title: BMC Plant Biology Volume: 16 Pages: 45
  • DOI: 10.1186/s12870-016-0734-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of primer sets that can verify the enrichment of histone modifications, and their application to examining the vernalization mediated chromatin changes in Brassica rapa L. (2016)
  • Author(s): Kawanabe T, Osabe K, Itabashi E, Okazaki K, Dennis ES, Fujimoto R
  • Journal Title: Genes & Genetics Systems Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genetic distance of inbred lines of Chinese cabbage and its relationship to heterosis (2016)
  • Author(s): Kawamura K, Kawanabe T, Shimizu M, Nagano AJ, Saeki N, Okazaki K, Kaji M, Dennis ES, Osabe K, Fujimoto R
  • Journal Title: Plant Gene Volume: 5 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.plgene.2015.10.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ハクサイにおけるヒストンメチル化抗体を用いたクロマチン免疫沈降法のポジティブ/ネガティブコントロールプライマーの作製 (2015)
  • Author(s): 藤本 龍 , 川辺 隆大, 板橋 悦子, 安田 剛志, 岡崎 桂一
  • Organizer: 園芸学会平成27年度秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学 (徳島県・徳島市)
  • Year and Date: 2015-09-26 – 2015-09-28
• [Presentation] アブラナ科の雑種強勢の分子機構の解明を目指した後成遺伝学的なアプローチ (2015)
  • Author(s): 藤本 龍, 川辺 隆大
  • Organizer: 日本遺伝学会第87大会
  • Place of Presentation: 東北大学 (宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2015-09-24 – 2015-09-26
• [Presentation] ハクサイにおいて、両親系統間の遺伝距離から雑種強勢を予測できるか? (2015)
  • Author(s): 川村 和隆, 佐伯 なつみ, 今野 周平, 永野 敦, 本庄 三恵, 八杉 公基, 工藤 洋, 安田 剛志, 加治 誠, 岡崎 桂一, 藤本 龍
  • Organizer: 日本育種学会第128回講演会
  • Place of Presentation: 新潟大学 (新潟県・新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-12