ベンサミアナタバコのゲノム解析に基づく植物の接木分子基盤解明

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ベンサミアナタバコでこれまでに公開されていたゲノム配列データベースは不完全な部分が多く、遺伝子を解析する上で障壁となっていた。ベンサミアナタバコのゲノムは複二倍体であり、複雑な構造を取っているため、従来のショートリードタイプの次世代シークエンサーでは解析が困難であったため、PacBioのロングリードシークエンサーを利用し、ベンサミアナタバコ Lab strainの成葉から抽出したゲノムの解読を行った。1,668コンティグにより3.1 Gbを解読し、21スキャフォールドによって2.8 Gb、95.6%をカバーする配列を構築した。これにより信頼性の高い57,583遺伝子のアノテーションを推定した。ベンサミアナタバコとN. tabacumのゲノム構造の比較から、ベンサミアナタバコのゲノムにおいて2種の祖先植物由来のクロモソームが複雑に交雑していることを示した。得られたゲノム配列情報を検証するため、ベンサミアナタバコの高い罹病性の原因遺伝子であるrdr1遺伝子と、これまでにベンサミアナタバコを接木したときに発現が上昇することを示している４遺伝子について配列の確認と遺伝子ファミリーの探索を実施した。その結果rdr1遺伝子を２つの転写産物に分断している変異が既知情報のとおりに検出された。また、接木時の組織癒合に関わることが想定されるGH9グルカナーゼ遺伝子についても既知情報と完全に一致し、ベンサミアナタバコにおいては１遺伝子のみ存在することが示された。それに対し、β-1,3-グルカナーゼ、XTH28、EXPB3の各遺伝子については既存ゲノムデータにおいて不正確であった、もしくは欠失していた情報が補完できた。得られたゲノム情報を利用、配布するためのデータベースサイトを構築し、論文による成果報告に合わせて公開した。