エピゲノムQTLによる父性胚乳発達因子の探索

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25650099
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 和田 七夕子 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (50379541)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 植物 / エピジェネティクス

Research Abstract

被子植物の胚乳は主要な食糧源であり、その発達の機構を明らかにすることは、農業上重要である。胚乳の発達は、父方と母方のゲノム量がバランスをもって保たれることが重要であるが、このバランス制御に対するエピジェネティック制御の寄与は大きいことが知られる。シロイヌナズナの低メチル化変異体であるmet1を父方に用いて野生型植物と交配すると、種子は小型化する。この種子サイズの変化は、胚乳が小さくなる結果であることも知られる。本研究では、父方ゲノムの低メチル化により現れる胚乳および種子サイズの変化を量的形質遺伝子座（QTL）解析により明らかにすることで、エピジェネティック制御を受け胚乳発達を促進する、父性因子の単離を目指した。本研究に着手する過程において、シロイヌナズナ自然集団間の交配実験をおこなった。その結果、母方および父方に用いた系統によって種子サイズが変化した。母方を特定の系統に固定し、父方に様々な系統を用いて交配したとき、父方系統が同じ種子ではある一定のサイズになるが、系統間で比較したときには大きさが変化することが明らかとなった。このことから、父方ゲノムが有する種子発達に対する作用には、系統によって機能的多様性があると考えられた。そこで、自然集団を用いたゲノムワイド関連解析をおこなうという新たな研究計画の着想を得た。この方法により、解析集団を作成する必要なく当初の研究計画よりも迅速に研究が進展できると考え、父性因子の探索を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ゲノムワイド解析をおこなう目的で、母方をシロイヌナズナCol-0、父方に200のシロイヌナズナ種内系統を用いた交配を行い、現在までにおよそ半数の結果を得た。種子サイズの大きさの変化と父方に用いた系統間の一塩基多型（SNP）を用いて、高頻度であらわれるSNPの近傍に存在する種子発達に関わる父性因子を探索している。

Strategy for Future Research Activity

次年度も引き続きゲノムワイド解析により、種子サイズに関わるゲノム領域を特定する。現時点では簡便に計測できる種子サイズに基づいた解析をしているが、今後は種子サイズの変化が確かに胚乳の発達によるものかを検討する必要があり、今後、胚乳を顕微鏡観察により明らかにする。合わせて、胚乳発達に関与するものを絞り込む目的で、既知の胚乳で発現する遺伝子のデータベースとの一致を調べる。また、DNAメチル化というエピジェネティックに制御される因子を探索する当初の目的についても検討するために、低メチル化変異体を用いた解析を予定している。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初の計画では初年度に予定していた次世代シーケンスを、実験計画変更により次年度に延期した。次年度に速やかに実施する。
次世代シーケンス費用