2021 Fiscal Year Research-status Report
アブラナ科植物の花粉・柱頭不和合性機構に関わる因子の遺伝育種学的研究
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19K05963
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高田 美信 東北大学, 生命科学研究科, 技術専門職員 (30451610)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アブラナ科植物 / 自家不和合性 / 一側性不和合性 / 花粉・柱頭情報伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではアブラナ科植物を材料に受粉時における花粉・柱頭の認識機構、ならびにその結果として生じる不和合性機構の解明を目指し、第一点目として自家和合性変異体を用いた自家不和合性関連因子の解析、第二点目として新規な花粉・柱頭認識と不和合性機構の解明を目指している。本年度は、自家和合性分離世代を用いたQTLseq解析から得られたSNP情報をもとにDNAマーカーの作成を行った。新型コロナウィルス蔓延の影響を受けて、当初予定した個体数での分離世代解析を実施することができず、また、春季の開花期と研究活動自粛期間とが重なってしまったことで、植物体の維持やサンプリング等においても、計画していた植物個体を利用することが困難となった。そのため、研究機関の延長を申請し、22年度に再度遺伝分析を行うことを計画している。
新規な受粉時不和合性現象の遺伝学的解析においては、制御する花粉側・柱頭側因子はそれぞれ、代表者が2017年に明らかにした受粉時不和合性現象の原因遺伝子座の極近傍領域に座上することを明らかにし、日本育種学会にて発表を行った。さらにロングリードシークエンス解析を行い、UI領域において複数の遺伝子重複が起こっていることを明らかにし、これまで行ってきたUI原因遺伝子の多様性解析結果とともにPlant誌に論文を発表した。
自家和合性突然変異体の解析について候補領域である第7染色体上に新たにDNAマーカーを作出し、分離世代との連鎖解析を行ったものの、原因遺伝子単離につながる強い連鎖を示すマーカーを得ることができなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年までの研究において、アブラナ科植物B. rapaのS遺伝子型純系系統間に見出した新規受粉時不和合性について柱頭側並びに花粉側因子はそれぞれUI遺伝子とは独立であるものの、UI遺伝子座と近接して存在している子を明らかにしていた。ロングリードシークエンス技術により、UI領域において複数の遺伝子重複が起こっていることを明らかにし、これまで行ってきたUI原因遺伝子の多様性解析結果とともにPlant誌に論文を発表した。また、新規な受粉時不和合性の遺伝的特徴づけと原因遺伝子の連鎖解析について日本育種学会にて発表を行った。
自家和合性突然変異体の解析について、連鎖解析で候補としている第7染色体のS遺伝子座近傍領域に複数のDNAマーカーを作成したものの、強い連鎖を示すものは取れなかった。自家不和合性、和合性の表現型は天候や植物体の老化など複数の要因により影響を受けることが知られており、今後はDNAマーカー情報に基づいた分離世代の選抜と表現型の調査を進めることが必要と考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナ蔓延による研究活動自粛期間と春季の交配期間が重なったことにより、十分な検体数での解析ができなかった、UI原因遺伝子の精密マッピングを来季行うことで、本年度明らかにしたUI遺伝子の重複遺伝子が本現象の原因であるかどうかを確認する。さらに、各重複遺伝子の塩基配列決定と発現解析ならびに形質転換実験を開始する。
自家和合性系統の解析では、本年度実施したロングリードシークエンスによるB. rapaのゲノム配列のデノボアセンブル解析を踏まえることでDNAマーカー作出を加速することができるものと考えられる。既に複数のマーカーを候補領域周辺に作成しており、これらマーカー情報を踏まえた表現型解析を行うことで、候補遺伝子単離を目指す。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス蔓延の影響を受けて、春季の開花期に予定していた植物体をもちいた交配実験・分子生物学実験を実施することができなくなったため、次世代シークエンスを用いて予定していたトランスクリプトーム解析等を十分に実施することができなかった。来年度は、柱頭・葯のトランスクリプトーム解析実施のためにこれら繰越金を使用する。
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