Mechanisms of cultivar diversification by transposons using the Japanese morning glory as a model

以日本牵牛花为模型的转座子品种多样化机制

基本信息

批准号：
22K05632
负责人：
仁田坂英二
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
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

项目摘要

アサガオは奈良時代に中国から薬草として渡来し、江戸時代までほとんど変異は記録されていなかったが、江戸時代後期にトランスポゾンの転移による絞り花が見つかったことを契機として、その後、多数の変異体が生じ、栽培ブームが起こっている。そのため、江戸時代にトランスポゾンの転移抑制に関わる遺伝子に変異が生じ、その子孫から多数の変異体が誘発されたと仮定しており、この遺伝子を見いだし、転移活性化のメカニズムを明らかにすることを目的としている。トランスポゾンが転移する主要な要因として、転移を起こす転移酵素(trans因子）、これが結合するトランスポゾンの末端配列(cis因子)、転移を抑制する宿主遺伝子(host因子）の3つが挙げられ、これらを平行して解析し、転移活性化機構を理解することを目的に研究を進めている。アサガオで主に転移しているTpnトランスポゾンは両末端にサブターミナル反復配列と呼ばれる数百kbの反復配列があり、次世代シーケンサーから得られるショートリード配列では内部の解読・アセンブルが困難であり、末端配列を比較するソフトウェアによって挿入位置を解析している。140系統のゲノム比較によって、江戸期に転移活性化の契機になった変異を起こした遺伝子の探索を行った。複数の候補遺伝子が得られたが、例外なく、転移活性化を説明できる遺伝子は今のところ見つかっていない。また、この解析に付随して、日本の系統は1個体の祖先個体に由来する単系統であるということが明らかになった。そのため、歴史記録にもあるような江戸時代にある個体で偶発的に転移活性化が起こったという仮説が裏付けられた。本研究費に関連して、先進ゲノム支援プログラムに採択されており、1分子シーケンサーを用いることで、これまで解析が困難であった、完全なトランスポゾンの配列やメチル化部位の解析を行うことができるようになる。

在奈良时期，早晨的荣耀来自中国作为草药，几乎没有记录突变，直到江户时代，但是由于转座子的转移而发现的斜花是许多突变体的触发，导致了培养繁荣。因此，假设突变发生在江户期间抑制转座转移的基因中，并且许多突变体是从其后代诱导的。目的是找到该基因并阐明转移激活的机制。引起转移转移的三个主要因素是转移酶（反式因子），与它们结合的转座子的末端序列（CIS因子）以及抑制转移的宿主基因（宿主因子）。正在进行研究，目的是平行分析这些研究并了解转移激活机制。 TPN转座子主要在早晨荣耀中转移，在两端都具有数百kb重复序列，称为亚末端重复序列，并且很难使用从下一代序列获得的短读序列进行解码和组装内部序列，并且使用与末端序列进行比较的软件分析插入位置。通过比较140个菌株的基因组，我们搜索了触发江户时期转移激活的突变基因。已经获得了多个候选基因，但是到目前为止尚未发现可以解释转移性激活的基因。此外，该分析表明，日本菌株是源自一个祖先的单系物种。这证实了以下假设：在历史记录中可以看出，在江户时期的个体中发生了转移性激活。关于这项研究资金，它已被用作先进的基因组支持程序，并且通过使用单个分子测序仪，可以分析完整的转座子和甲基化位点的序列，这些序列以前很难分析。