The genetic basis of DNA methylation in rice

水稻DNA甲基化的遗传基础

基本信息

批准号：
20K22671
负责人：
佐々木江理子
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-09-11 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、モデル植物イネにおいて、トランスポゾンの活性を調節するゲノム防御システムであるDNAメチル化形質がどのように栽培化に関与したのかという問いに答えるため、イネ野生系統、栽培系統についてDNAメチル化表現型の定量と集団間の比較を行なった。長い栽培化の歴史を持つイネには、遺伝的な多様性に富む共通の祖先野生集団 Oryza rufipogonから派生したジャポニカとインディカという2つの大規模な栽培集団が存在し、ジャポニカとインディカ間では平均DNAメチル化量に約1.6倍という大きな違いがある他、トランスポゾンの転写活性が異なる事が報告されている(Li et al. 2012, BMC Genomics)。2020年度に実施した、栽培系統および野生系統を含む24系統のDNAメチル化シークエンスの結果からは、DNAメチル化の種内のバリエーションが自生（栽培）地の環境よりも集団構造を強く反映していることが示唆された。そこで2021年度は、イネ系統間のメチル化量を決定する原因遺伝子座を決定するため、ジャポニカ、インディカおよびこれらの野生系統を含む96系統のイネ実生を対象にゲノムワイドDNAメチル化シークエンスを行い、詳細なデータの取得を行なった。栽培系統に比べ、野生系統は全般的に高いDNAメチル化レベルを示すという傾向を示す一方で、従来の報告に比べてメチル化のゲノム平均レベルがいずれも低く、組織あるいは生育ステージによる違いが示唆された。さらにイネDNAメチル化変異体のデータを利用して、メチル化のターゲットとなるトランスポゾンを特定し、各系統におけるトランスポゾンのメチル化レベルの評価を行なった。今後は、これらのリソースと量的遺伝学的なアプローチで原因遺伝子座の探索を実施する予定である。

在这项研究中，我们量化了DNA甲基化表型，并比较了野生和培养的水稻菌株种群之间的人群，以回答DNA甲基化性状如何调节转座子活性的DNA甲基化性状如何参与模型植物水稻中的驯化。大米具有悠久的驯化历史，存在于两个大规模的耕种人群，即japonica和indica，这些种群源自Oryza Rufipogon的共同祖先野生群体，它们具有丰富的遗传多样性。 Japonica和Indica之间存在主要差异，约为平均DNA甲基化量的1.6倍，据报道转座子的转录活性不同（Li等，2012，BMC基因组学）。在2020年进行的24种DNA甲基化序列的结果，包括培养和野生菌株，这表明DNA甲基化的种内变化强烈反映了种群结构，而不是天然（培养）位点的环境。因此，在2021年，为了确定确定水稻菌株之间甲基化量的病因，在96个水稻幼苗上进行了全基因组DNA甲基化序列，包括Japonica，Indica和这些野生菌株，并获得了详细的数据。虽然野生线表现出比栽培线更高的DNA甲基化水平的普遍趋势，但平均基因组甲基化水平低于以前的报告，这表明差异取决于组织或生长阶段。此外，还使用有关水稻DNA甲基化突变体的数据来鉴定转座子，这些转座是甲基化靶标的转座，并评估了每个菌株中转座子的甲基化水平。将来，我们计划使用这些资源和定量遗传方法来寻找因果基因座。