| 2023.07.12（水） |
栽培柿の高精度全ゲノム解読～果実や性別の進化を解明
ゲノム情報から栽培柿に独自の果実形質の進化や重要となる
遺伝子領域を明らかに(岡山大学、農研機構他)
|
|---|
栽培柿の高精度全ゲノム解読～果実や性別の進化を解明でのポイントは、栽培柿の主要品種「太秋」の全ゲノム情報を解読した。次にゲノム情報から栽培柿に独自の果実形質の進化や重要となる遺伝子領域を明らかにした。栽培柿における「壊れた性染色体」の進化過程を明らかにしたことが挙げられる。
生物が生きる上で最低限必要な遺伝子情報のセットを「ゲノム」と呼ぶ。ヒトを含む多くの生物は2セットのゲノムを持つ「二倍体」だが、植物、特に栽培される作物の中には、複数セットのゲノムを持つ「倍数体」が多く存在する。
私たちが普段食べている栽培柿も倍数体であり、6セットのゲノムを持つ「六倍体」である。栽培柿には、「さるかに合戦」で有名な甘柿•渋柿のほか、多様な果実の形、一本の樹の中で揺らぐ性別(雄花・雌花・両性花)などユニークな形質がある。これらの形質は、近縁野生種には見られず、六倍体の栽培柿が倍数性進化や栽培化の過程で手に入れてきたものであると考えられている。
さらに日本国内に存在する約170の栽培柿品種群の全ゲノムデータを用いることで、日本の栽培柿が特定の栽培化ルーツを持つわけではなく品種群ごとに独立してバラバラに分化してきた過程そして甘柿•渋柿の違い•多様な果実の形など、栽培柿が進化の中で独自に手に入れたと考えられる有用形質に重要な遺伝子群の存在領域を特定した。
本研究により、本来解析が難しいと言われていた六倍体の栽培柿の遺伝解析基盤を作り、その独自の進化や有用形質に関する知見を得ることができた。本成果のうち全ゲノム解読及び性別の進化に関する内容は、進化学の国際論文誌「Molecular Biology and Evolution」に、栽培柿の品種分化や果実形質の進化に関する内容はゲノム科学の国際論文誌「DNA Research」に掲載された。本研究はかずさDNA研究所、農研機構果樹茶業研究部門との共同研究として行われた。
赤木剛士 教授
堀内綾乃(M2)
図1：「壊れたY染色体」の進化モデル
図2：栽培柿品種群に見られる多様な果実形状
図3：栽培柿における果実の形状多様性決定メカニズム
■論文情報1
論文名：Ongoing rapid evolution of a post-Y region revealed by chromosome-scale
掲載紙：Molecular Biology and Evolution
著者：Ayano Horiuchi, Kanae Masuda, Kenta Shirasawa, Noriyuki Onoue, Naoko Fujita,Koichiro Ushijima, Takashi Akagi *
DOI： https://doi.org/10.1093/molbev/msad151
URL： https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msad151/7219670
■論文情報2
論文名：Genetic basis of lineage-specific evolution of fruit traits in hexaploid
persimmon
掲載紙：DNA Research
著者：Ayano Horiuchi, Kanae Masuda, Kenta Shirasawa, Noriyuki Onoue, Ryusuke
Matsuzaki, Ryutaro Tao, Yasutaka Kubo, Koichiro Ushijima, Takashi Akagi *
DOI： https://doi.org/10.1093/dnares/dsad015
URL： https://academic.oup.com/dnaresearch/advance-article/doi/10.1093/dnares/dsad015/7199341
■研究資金
本研究は科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 さきがけ「フィールドにおける植物の生命現象の制御に向けた次世代基盤技術の創出(研究総括:岡田清孝)」における研究課題「カキ属をモデルとした環境応答性の性表現多様化機構の解明(JPMJPR15Q1)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2015年12月～2019年3月)、さきがけ「植物分子の機能と制御(研究総括:西谷和彦)」における研究課題「ゲノム•遺伝子倍化が駆動する植物分子の新機能の探索とデザインJPMJPR20D1)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2020年12月～2024年3月)、学術変革領域(A)「挑戦的両性花原理(22H05172)」(領域代表:赤木剛士)における「植物の「可塑的な性」を駆動するゲノム動態原理(22H05173)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2022年7月～2027 年3月)と「横断的ゲノム比較から俯瞰する両性花多様化の変遷(22H05181)」(研究者:白澤健太、研究期間:2022年7月～2027 年3月)の支援を受けて実施した。
＜詳しい研究内容について＞
栽培柿の高精度全ゲノム解読 ～果実や性別の進化を解明
この件のお問い合わせは岡山大学学術研究院 環境生命自然科学学域(農)赤木剛士教授まで(電話086-251-8337)。
生物が生きる上で最低限必要な遺伝子情報のセットを「ゲノム」と呼ぶ。ヒトを含む多くの生物は2セットのゲノムを持つ「二倍体」だが、植物、特に栽培される作物の中には、複数セットのゲノムを持つ「倍数体」が多く存在する。
私たちが普段食べている栽培柿も倍数体であり、6セットのゲノムを持つ「六倍体」である。栽培柿には、「さるかに合戦」で有名な甘柿•渋柿のほか、多様な果実の形、一本の樹の中で揺らぐ性別(雄花・雌花・両性花)などユニークな形質がある。これらの形質は、近縁野生種には見られず、六倍体の栽培柿が倍数性進化や栽培化の過程で手に入れてきたものであると考えられている。
さらに日本国内に存在する約170の栽培柿品種群の全ゲノムデータを用いることで、日本の栽培柿が特定の栽培化ルーツを持つわけではなく品種群ごとに独立してバラバラに分化してきた過程そして甘柿•渋柿の違い•多様な果実の形など、栽培柿が進化の中で独自に手に入れたと考えられる有用形質に重要な遺伝子群の存在領域を特定した。
本研究により、本来解析が難しいと言われていた六倍体の栽培柿の遺伝解析基盤を作り、その独自の進化や有用形質に関する知見を得ることができた。本成果のうち全ゲノム解読及び性別の進化に関する内容は、進化学の国際論文誌「Molecular Biology and Evolution」に、栽培柿の品種分化や果実形質の進化に関する内容はゲノム科学の国際論文誌「DNA Research」に掲載された。本研究はかずさDNA研究所、農研機構果樹茶業研究部門との共同研究として行われた。
赤木剛士 教授
堀内綾乃(M2)
図1：「壊れたY染色体」の進化モデル
図2：栽培柿品種群に見られる多様な果実形状
図3：栽培柿における果実の形状多様性決定メカニズム
■論文情報1
論文名：Ongoing rapid evolution of a post-Y region revealed by chromosome-scale
掲載紙：Molecular Biology and Evolution
著者：Ayano Horiuchi, Kanae Masuda, Kenta Shirasawa, Noriyuki Onoue, Naoko Fujita,Koichiro Ushijima, Takashi Akagi *
DOI： https://doi.org/10.1093/molbev/msad151
URL： https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msad151/7219670
■論文情報2
論文名：Genetic basis of lineage-specific evolution of fruit traits in hexaploid
persimmon
掲載紙：DNA Research
著者：Ayano Horiuchi, Kanae Masuda, Kenta Shirasawa, Noriyuki Onoue, Ryusuke
Matsuzaki, Ryutaro Tao, Yasutaka Kubo, Koichiro Ushijima, Takashi Akagi *
DOI： https://doi.org/10.1093/dnares/dsad015
URL： https://academic.oup.com/dnaresearch/advance-article/doi/10.1093/dnares/dsad015/7199341
■研究資金
本研究は科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 さきがけ「フィールドにおける植物の生命現象の制御に向けた次世代基盤技術の創出(研究総括:岡田清孝)」における研究課題「カキ属をモデルとした環境応答性の性表現多様化機構の解明(JPMJPR15Q1)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2015年12月～2019年3月)、さきがけ「植物分子の機能と制御(研究総括:西谷和彦)」における研究課題「ゲノム•遺伝子倍化が駆動する植物分子の新機能の探索とデザインJPMJPR20D1)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2020年12月～2024年3月)、学術変革領域(A)「挑戦的両性花原理(22H05172)」(領域代表:赤木剛士)における「植物の「可塑的な性」を駆動するゲノム動態原理(22H05173)」(研究者:赤木剛士、研究期間:2022年7月～2027 年3月)と「横断的ゲノム比較から俯瞰する両性花多様化の変遷(22H05181)」(研究者:白澤健太、研究期間:2022年7月～2027 年3月)の支援を受けて実施した。
＜詳しい研究内容について＞
栽培柿の高精度全ゲノム解読 ～果実や性別の進化を解明
この件のお問い合わせは岡山大学学術研究院 環境生命自然科学学域(農)赤木剛士教授まで(電話086-251-8337)。
