エピゲノムQTLによる父性胚乳発達因子の探索

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25650099
• 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 – 2016-03-31
• Keywords: 種子

Outline of Annual Research Achievements

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株と交配すると、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集団によって、種子サイズが変化した。特に、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た。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ゲノムワイド関連解析をおこなう目的で、母方をCol-0系統に固定し、父方に約120種のシロイヌナズナ種内系統を用いた種子を得、種子サイズを計測した。昨年度に引き続き二倍体種子を計測したことに加え、雌雄のゲノム量比を変化させることで種子のサイズが変化することから、敢えてバランスをくずした状態で父性因子の影響を見るべく、今年度は母方に四倍体Col-0を用いた解析もあわせて進めた。四倍体についても約80系統について種子サイズを計測した。得られた種子の大きさと、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た。二倍体と四倍体は独立に解析をおこなったが、両者に共通するSNPが得られるかについても検討している。

Strategy for Future Research Activity

二倍体と四倍体における系統間交配種子の大きさの解析を引き続き進める。いくつかの候補SNPについては、その近傍の遺伝子についても解析を進めている。あわせてCol-0系統以外の系統を母方に用いた場合の種子サイズについても調べることで、一層の精度の向上を目指す。

Causes of Carryover

実験方法の変更のため解析に遅れが出ている。候補遺伝子を絞り込む目的で発現解析を計画している。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次世代シーケンス解析による発現解析を予定している。