Clarification of apomixis phenomenon and its application by using ASG-1 gene

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アポミクシスは、母親の遺伝子型だけが子供に伝わる生殖様式である。この現象を実利用できれば、一代雑種の固定などへの応用が可能となるなど、「緑の革命」以上の経済効果が期待されている。我々はイネ科牧草ギニアグラスを用いてアポミクシスが特異的に発現する遺伝子（ASG-1）の捕捉及び機能解析を行っている。HSP prom.::ASG-1::GFPをシロイヌナズナに導入した結果、アポミクシス様現象が見つかった。本研究では、HSP prom.::ASG-1::GFPを用いて、1)組換えシロイヌナズナにおける多胚嚢と多胚形成の発生機構の解明；2)組換えギニアグラスの作出とその作用機構の解明；３)組換え四倍体イネの作出と機能解析を行い、ASG-1の胚的発育機構の解明とその応用的展開を目指す。初年度では、１）これまでに開花後の生育ステージの大きな子房しか観察できなかったが、開花前の子房を微分干渉顕微鏡による観察法を確立した。２）（１）まず、有性生殖系統ギニアグラスの種子と子房を用いてそれぞれの植物体再生系を確立した。（２）アポスポリー性ギニアグラス系統のゲノム上のASG-1領域やその周辺配列・遺伝子について情報を得るため、Illuminaのシーケンサーを用いて当該系統の全ゲノムをシーケンシングし、150Gb程度（全ゲノム配列の150倍程度）のリードを得た。これを用いてゲノムアッセンブリを試みたところ、得られたコンティグのサイズは概して小さかったが、ASG-1のタンパク質コード領域の配列の大部分を含むコンティグが得られた。（３）また、ASG-1遺伝子の塩基配列を基に、ゲノム編集(CRISPR/Cas9)コンストラクトを５個作成した。それらをアグロバクテリウムのHA105株にCRISPR-Cas9コンストラクトを形質転換した。３）数品種の四倍体イネの成熟種子から組み換え用のカルス形成が得られた。