Genetic analysis of tetrad male sterility and fertility restoration in diploid potato

二倍体马铃薯四分体雄性不育及育性恢复的遗传分析

• 批准号: 22K05570
• 负责人: 實友 玲奈
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05570/
• 关键词: 細胞質雄性不稔性; バレイショ; Solanum verrucosum; ミトコンドリア; 種間雑種; Solanum stoloniferum; 稔性回復

四分子型細胞質雄性不稔性（T-CMS）の原因遺伝子と核ゲノムに座乗する稔性回復遺伝子を同定することを目的として、1) 花粉生育段階でのトランスクリプトーム解析および、2) 稔性回復に関わるQTL解析を行った。花粉母細胞（PMC）から小胞子までの生育段階にある未熟な葯を用いて、ミトコンドリアゲノムのRNA-seq解析を行った結果、rpl5-nad6 遺伝子間領域を除いて、T-CMS系統と通常系統の間でミトコンドリア遺伝子の発現に有意な差は見られなかった。一方rpl5-nad6 遺伝子間領域には、T-CMS系統のみ多量の転写産物が見られた。リアルタイムPCRによる発現解析により、rpl5-nad6遺伝子間領域内の4つの領域のうち3つがT-CMS植物でのみ転写され、それらの転写レベルは小胞子段階よりもPMCおよび四分子段階で高かった。したがって、PMC段階でのrpl5-nad6遺伝子間領域の特異的な転写が四分子花粉の形成に関連している可能性が考えられた。同一のS. verrucosum 系統を戻し交配したT-CMS型F1 (S. verrucosum × S. phureja) に由来する100のBC1植物、およびそれらの2つの兄弟交雑と1つの自殖系統について（各50個体）、正常花粉、染色花粉、および四分子花粉の割合を調べた。684 SNPの遺伝子座からなる連鎖地図を使用してQTL解析を実施した結果、正常花粉率は染色花粉率と強く相関し（r = 0.98）、それらのQTLは第5染色体（寄与率12.1％）および第11染色体（26.8％）上に検出された。四分子花粉形成はおそらく独立しており、そのQTLは第3染色体（76.5%）上に検出された。したがって、少なくとも3つのQTLsがT-CMS花粉の回復に関連していることが明らかになった。

4. Identification of causal genes, nuclear loci, and fertile reversion genes for T-CMS; 1. Analysis of QTL for pollen growth stages; 2. Analysis of QTL for fertile reversion. Pollen mother cell (PMC), microspore, immature drug, RNA-seq analysis, rpl5-nad6 gene domain, T-CMS system, and normal system. A large number of written products of T-CMS system are found in the field of rpl5-nad6. T-CMS plants have a high level of microspore stage, PMC stage and tetraploid stage. The possibility of specific intermolecular interactions between rpl5-nad6 and PMC segments is examined. The same S. Verrucosum system is a hybrid of T-CMS F1 (S. verrucosum × S. phureja) is derived from 100 BC1 plants, 2 brothers-in-law (50 individuals each), normal pollen, stained pollen, and 4-molecule pollen. 684 SNPs were identified on chromosome 5 (12.1%) and chromosome 11 (26.8%) using QTL analysis. Four QTL for pollen formation were found on chromosome 3 (76.5%). The QTLs of T-CMS pollen recovery are related to T-CMS pollen recovery.

项目成果

野生バレイショ Solanum verrucosum の新規ゲノ ム構築

野生马铃薯Solanum verrucosum新基因组的构建

• 发表时间: 2022
• 作者: Rei Yoshimoto;Yuta Nakayama;Ikuko Nomura,Ikuko Yamamoto;Shigeyuki Tanaka;Misuzu Kurihara;Yu Suzuki;Takehiko Kobayashi;Hiroko Kozuka-Hata;Masaaki Oyama;Mari Mito;Shintaro Iwasaki;Tomohiro Yamazaki;Tetsuro Hirose;Kimi Araki;and Shinichi Nakaga;保坂碧
• 通讯作者: 保坂碧