古代イネDNA分析による栽培イネにおける人為選択標的遺伝子の進化的解析

利用古稻DNA分析对栽培稻人工选择目标基因进行进化分析

基本信息

批准号：
07J07627
负责人：
熊谷真彦
金额：
$ 1.73万
依托单位：
The University of Tokyo
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

植物の栽培化や動物の家畜化は生物の進化を理解する上で有用である。野生祖先種が現存している場合、栽培種と祖先種との比較が可能である。栽培種の受けた人為選択は自然選択の一つの特別なケースであると考えられ、これらの比較から自然選択が種形成にどのような影響を及ぼしうるのかを考察することができる。また古代の遺跡からは多数のコメ試料(炭化米)が出土する。これらの古代イネのDNAを分析することにより、直接的にイネの栽培化過程を明らかにすることができる。本年度は炭化米DNA分析のリファレンスとなるデータを拡充するために、葉緑体DNAを用いた現生イネの詳細な分子系統解析を行い、炭化米のDNA分析で得られるデータの解釈に有用な結果を得た。また、ジャポニカ、インディカの成り立ちについて知見を得ることができた。炭化米の葉緑体DNAを用いた分析は昨年度に引き続き、弥生時代の主要な遺跡である唐古鍵遺跡(奈良県)、中世の陣ヶ峯遺跡(福島県)から出土した炭化米のDNA分析を行い、ジャポニカ、インディカの判別を行った。さらに、朝鮮半島の2000年前の楽浪郡、3000年前の泗川里といった時代の異なる遺跡から出土した炭化米の分析に成功しデータが得られた。朝鮮半島の遺跡は日本へのイネの伝播を明らかにする上で重要である。栽培化過程で人為選択を受けたと考えられる複数の栽培化関連遺伝子について200以上の現生イネ系統を用いて、DNA配列を決定し、分子系統解析および集団遺伝学的な解析を行った。これらの結果から、現生イネ集団における栽培化関連遺伝子の遺伝的多様性を明らかにできた。また、これらの遺伝子を炭化米で分析する上での基礎を築けた。本年度はPCR法を用いた炭化米の核DNA分析の成功には至らなかったが、今後次世代シークエンス技術を利用して核DNAにコードされた栽培化関連遺伝子についての分析を進める。

动植物的家庭化和动物的驯化有助于理解生物的进化。如果存在野生祖传物种，则可以将栽培物种与祖先物种进行比较。接受耕种物种的人工选择被认为是自然选择的一种特殊情况，这些比较可以检查自然选择如何影响物种形成。此外，从古代废墟中发掘了许多米饭样品（燃烧米饭）。通过分析这些古老的大米的DNA，可以直接阐明水稻种植的过程。为了扩展作为碳水化合物水稻DNA分析参考的数据，我们使用叶绿体DNA对活水稻进行了详细的分子系统发育分析，并获得了解释从碳水化合物水稻的DNA分析获得的数据的有用结果。我们还了解了Japonica和Indica的起源。在去年使用碳化米的叶绿体DNA进行了分析之后，通过对卡拉科卡基遗址（NARA县）挖掘的碳化稻的DNA分析，Yayoi时期的主要废墟，以及Jingamine遗址（福岛山（Fukushima Prefector））（福岛式遗址），以确定它是否是Japonica或Indicaa。此外，通过成功分析从不同时代的废墟中挖掘出的碳化大米来获得数据，例如2000年前在3000年前的朝鲜半岛和Shicheong-Ri上获得的碳化。朝鲜半岛上的废墟对于阐明大米传播日本很重要。使用200多种现代水稻菌株对多种驯化相关的基因确定DNA序列，这些基因被认为是在驯化过程中人为选择的，并进行了分子系统发育分析。这些结果揭示了当前水稻种群中与驯化相关的基因的遗传多样性。它还奠定了使用碳化大米分析这些基因的基础。尽管今年使用PCR方法对碳化水稻的核DNA分析尚未成功，但我们将继续使用下一代测序技术来分析核DNA中编码的与驯化有关的基因。