Searching and identification of over-dominance genes of an F1 biomass sorghum

F1生物质高粱超显性基因的搜索与鉴定

基本信息

批准号：
21J13351
负责人：
橋本舜平
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13351/
关键词：
ソルガム雑種強勢超優性遺伝子稈長節間伸長バイオマス

项目摘要

本年度はDw3dw3の超優性効果に関する再現性の確認と、Dw7aにおける遺伝的相互作用（エピスタシス）の解析を進めた。Dw3dw3の超優性効果の解析では、昨年度に超優性効果の確認されDw3/dw3分離集団を用いて、再現性の確認実験を行なった。その結果、d/aは1.0となり、集団全体としては超優性を支持する結果とはならなかった。しかし、一部のヘテロ型（Dw3dw3）個体が優性アレルホモ型個体（Dw3Dw3）よりも稈長における高い形質値を示したことを見出した。これらの結果から、Dw3は超優性遺伝子の候補であり、その効果は環境依存的であると結論した。さらに、昨年度に作成されたSIL-05背景でDw1、Dw3、Dw7aが全てヘテロ型の個体を作出し、後代分離集団を供試した。結果、理論通り、分離した遺伝子型に応じた稈長や節間長が観察された。そして、同じ遺伝的背景で初めて比較可能となったこの試験では、これまで不明だった三つのことを示した。第一に、節間の短縮効果はdw7a、dw3、dw1の順に強いということ。第二に、dw7aは他の矮性遺伝子との相互作用が比較的低く、二重変異体育種が可能であるということ。そして第三に、3つの遺伝子間には、雑種強勢におけるエピスタシス効果が存在する可能性があり、そのうち最も強いのはDw3とDw7aであることである。加えて、Dw7aについて機能解析の一環として、戻し交雑自殖系統背景でDw7aとdw7aが分離する系統を用いたRNA-seq比較解析も行った。その結果、細胞分裂に関わる遺伝子群が発現変動遺伝子として検出され、解剖学的解析で観察された節間器官における柔組織のセルファイルの乱れと合理性を示した。これらの結果は、転写因子であるDw7aのターゲット遺伝子の探索に向けて重要な知見であると考えられる。

今年，我们确认了 Dw3dw3 超显性效应的可重复性，并分析了 Dw7a 中的遗传相互作用（上位性）。在分析Dw3dw3的超显性效应时，我们使用去年确认超显性效应的Dw3/dw3分离群体进行了实验以确认再现性。结果，d/a 为 1.0，这不支持整个种群的超级优势。然而，我们发现一些杂合子（Dw3dw3）个体在秆长度方面表现出比显性等位基因纯合子个体（Dw3Dw3）更高的性状值。从这些结果中，我们得出结论，Dw3 是超显性基因的候选基因，其作用是环境依赖性的。此外，我们在去年创建的SIL-05背景上创建了Dw1、Dw3和Dw7a均为杂合的个体，并将它们用作后代分离群体。结果，正如预期的那样，根据分离的基因型观察到秆长度和节间长度。这项研究是第一个允许对具有相同遗传背景的人进行比较的研究，它揭示了三件以前未知的事情。首先，缩短节间的效果按dw7a、dw3、dw1的顺序最强。其次，dw7a与其他矮化基因的相互作用相对较低，使得双突变体育种成为可能。第三，这三个基因之间可能存在杂种优势上位效应，其中最强的是Dw3和Dw7a。此外，作为Dw7a功能分析的一部分，我们还使用回交近交系背景下Dw7a和dw7a分离的菌株进行了RNA-seq比较分析。结果，一组参与细胞分裂的基因被检测为表达可变的基因，这证明了解剖分析中观察到的节间器官实质细胞文件的紊乱和合理性。这些结果被认为是寻找转录因子Dw7a靶基因的重要发现。