花の適応進化の遺伝的背景:アブラナ科植物を用いたエコゲノミクス

花卉适应性进化的遗传背景：利用十字花科植物的生态基因组学

基本信息

批准号：
07J06512
负责人：
森長真一
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo (2009)Kyushu University (2007-2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

植物は、高地環境への進出に伴い、花や繁殖器官への投資を増大化させる傾向にある。本研究ではこのような高地環境への適応を担うゲノム基盤の解析を行ってきた。ハクサンハタザオはモデル植物シロイヌナズナに最も近縁な系統の一つであり、日本の伊吹山と藤原岳においては、ハクサンハタザオだけでなくハクサンハタザオから二次的に進化した高地生態型であるイブキハタザオもみられ、繁殖器官への投資が増大していることを明らかにしてきた。そこで、近縁種であるシロイヌナズナで開発されたゲノミックマイクロアレイを用いて、伊吹山のイブキハタザオとハクサンハタザオの間での網羅的なゲノム多型解析をおこなった。その結果、全ゲノム領域の0.04%で違いが見られ、繁殖器官である花序への投資量に関係すると考えられる遺伝子を発見することができた。また、上記の遺伝子以外にも、低温耐性・凍結耐性・呼吸量・病原菌耐性に関与すると考えられる遺伝子を多数発見した。次に、これらの遺伝子のDNA塩基配列を解読したところ、ゲノミックマイクロアレイのプローブ(検出配列)が設計されている領域において実際に欠失・挿入・置換等の変異が見られ、それらの変異が機能の違いに関与していると予想された。また、伊吹山のイブキハタザオとハクサンハタザオの複数個体について配列解析を行なったところ、分化はしているものの完全には固定せず、低頻度で維持されている対立遺伝子も数多く見つかった。さらに、これらの遺伝子が藤原岳においても同様にイブキハタザオとハクサンハタザオで分化しているかを、DNA塩基配列を解読することで調査した。その結果、伊吹山では分化していたどの遺伝子も、藤原岳では分化していないことがわかった。このことは、伊吹山と藤原岳のイブキハタザオが異なる遺伝的メカニズムで進化したことを示唆する結果である。

当植物进入高海拔环境时，植物往往会增加对花和繁殖器官的投资。这项研究分析了负责适应如此高海拔环境的基因组基础。 Hakusanhatazao是与模型植物拟南芥的最亲密的亲戚之一，在日本的Ibuki和Ibuki和fujiwara山中，不仅是Hakusanhatazao，而且是Ibukisanhatazao，而且是一种高级生态型，它进化为Hakusanhatazao的投资，并揭示了繁殖的一员，并揭示了一名繁殖的繁殖。因此，使用在近亲拟南芥中开发的基因组微阵列（是亲密亲戚）开发的基因组微阵列，在Ibukihatazao山上进行了ibukihatazao和hakusanhatazao之间进行全面的基因组多态性分析。结果，在整个基因组区域的0.04％中观察到差异，并且发现与花序的投资量有关，育种器官。除上述基因外，我们还发现了许多被认为与低温耐药性，耐耐药性，呼吸体积和病原体抗性有关的基因。接下来，当对这些基因的DNA碱基序列被解密时，在设计基因组微阵列的探针（检测序列）的区域中实际上发现了诸如缺失，插入和取代之类的突变，并且可以预测这些突变与功能差异有关。此外，对Ibuki山的Ibukihatazao和Haksanhatazao的多个个体进行了序列分析，发现许多等位基因，尽管它们有区别，但并未完全固定并保持低频。此外，我们通过解密DNA碱基序列来研究这些基因在Fujiwara山的Ibukihatazao和Hakusanhatazao之间是否也有所不同。结果，发现在富吉瓦拉山（Mt. Fujiwara）山上没有分化的基因。该结果表明，伊布基山（Ibukihatazao）在伊布基山（Mt. Ibuki）和富士山（Mt.