2019 Fiscal Year Research-status Report
ゲノムが転移因子との進化的軍拡競争において獲得した防御機構の解明と育種への応用
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18K05579
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
築山 拓司 近畿大学, 農学部, 准教授 (00423004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷坂 隆俊 吉備国際大学, 農学部, 教授 (80026591)
奥本 裕 京都大学, 農学研究科, 教授 (90152438)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 転移因子 / イネ / エピジェネティック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネ熱帯ジャポニカ品種Oiranは、mPingが転移しているイネ品種銀坊主と同じSNPタイプのPingが存在するにもかかわらず、Pingは発現しておらず、mPingも転移していない。今年度はまず、Oiranとイネ温帯ジャポニカ品種日本晴（Pingは発現している）のPingのプロモーター領域のDNAメチル化を調査した。その結果、日本晴と比較して、OiranではPingのプロモーター領域が高度にメチル化されていた。このことから、OiranではPingの発現を全身的に抑制する因子によってmPingの転移が抑制されていると考えられた。そこで、Oiranと日本晴の交雑後代（ON系統）を作出し、Pingの発現とメチル化程度を調査した。その結果、ON系統F1個体では、Pingのプロモーター領域のメチル化が低下しており、Pingの発現量が日本晴と同程度であった。このことから、OiranにおけるPing発現抑制因子は日本晴にも対立遺伝子がある場合は劣性であるか、日本晴には別の座にPing活性化因子が存在する可能性が示唆された。Oiran由来のPingのみをホモで有するON系統F2個体群において、Ping発現抑制因子をもたない個体が現れるのではないかと期待されたが、Pingの発現量が日本晴以上あるいは同程度の個体は得られなかった。Pingが抑制されていたON系統F2個体では、プロモーター領域が高度にメチル化されていた。ON系統F3個体群においては、Pingの発現は抑制されていた。今年度は、OiranにおけるPing発現抑制因子を同定することはできなかったものの、イネの亜種間交雑によってPingのメチル化が低下し、発現が回復することを見出した。また、亜種間交雑によって低下したメチル化は、自殖によって世代を経るごとに再度メチル化することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イネ熱帯ジャポニカ品種OiranにおけるmPingの不活性化は、Pingのプロモーター領域が高度にメチル化されることで、Pingが全身的に発現抑制されたことに起因することが明らかになった。今年度は、OiranにおけるPingの発現をエピジェネティックに制御する因子の同定には至らなかった。しかし、Pingのメチル化が亜種間交雑によって低下すること、および自殖によって世代を経るごとに再度メチル化することを明らかにした。不活性型mPingが転移する突然変異体EM334が銀坊主と銀坊主由来細粒突然変異系統の自然交雑によって得られたF1雑種であったことから、当初計画していたmPingの転移を抑制するnon-epigeneticな機構の解明には至った。しかし、イネ品種日本晴が育成されるまでの過程におけるmPing転移活性を解析することで、mPingは2つの段階を経て不活性化した可能性を提示できた。これらは、mPing/Pingの転移機構の解明のみならず、エピジェネティックな遺伝子発現制御機構の一端を理解する一助となるものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は、まず、Oiran特異的にPingの発現がエピジェネティックに制御される原因を調査する。Oiranと日本晴のPingは、それぞれ第6染色体の単腕部と長腕部に座乗している。一方、Pingが受精3日目の胚で発現することで、mPingが転移している銀坊主は7つのPingを有している。これらのことは、Pingの発現は位置効果（position effect）に制御されている可能性が考えられる。そこで、ヒストン抗体を用いたクロマチン免疫沈降法（ChIPアッセイ）によってOiranと日本晴のPingが座乗する染色体領域のクロマチン状態を解析する。また、これまでに作出した銀坊主と日本晴の交雑後代からPingを1コピーだけもつ系統を選抜し、ChIPアッセイによって銀坊主のPingが座乗する染色体領域のクロマチン状態を解析する。
次いで、Pingをもたないイネ品種台中65号において、アグロバクテリウム法によるPingの導入によってどのような遺伝子発現変化が生じるかをRNA-seqによって解析する。すでにPingを導入した台中65号は作出済みである。Pingが導入された際の位置効果を考慮し、Pingを導入した台中65号は独立に作出したいくつかの個体を供試する。
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| Causes of Carryover |
今年度、Pingを導入した台中65号における遺伝子発現解析（RNA-seq）を実施する予定であったが、組み換えイネの生育状況が悪く、解析に供試し得るRNAを抽出することができず、RNA-seqを実施できなかった。そのため、次年度に実施するRNA-seqの費用を次年度使用額とした。
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Research Products
(2 results)
