① 農業生物のゲノム解読の推進とゲノムリソースの拡充・高度化

① 農業生物のゲノム解読の推進とゲノムリソースの拡充・高度化

課題番号2012020453
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間-4
年度2012
研究問題1.画期的な農作物や家畜等の開発を支える研究基盤の整備
大課題(2)農業生物のゲノムリソース・情報基盤の整備・高度化
中課題① 農業生物のゲノム解読の推進とゲノムリソースの拡充・高度化
大項目第2 国民に対して提供するサービスその他の業務の質の向上に関する目標を達成するためとるべき措置
中項目1.試験及び研究並びに調査
摘要1.コムギの全ゲノム解読を目指している国際コムギゲノム解読コンソーシアムの一員として、コムギ6B染色体の詳細物理地図作成とゲノム配列解読を行っている。コムギ6B染色体由来のBACクローン68,000個を使用してアセンブルを行い、短腕の87%、長腕の95%をカバーする約700個のBACコンティグからなる物理地図を構築した。さらに、このコンティグからMTPクローンを選抜し、次世代シーケンサー(NGS)による塩基配列解読を行っている。また、コムギ及びオオムギの国際コンソーシアムにおいて、それぞれcoordinating committeeあるいはsteering committeeのメンバーとして、その運営にも積極的に関わっている。
2.トビイロウンカへの対策として耐虫性イネ品種がアジア各国で実用化されているが、耐虫性を打破するバイオタイプが出現したため十分な効果をあげていない。圃場で長く耐虫性を維持する品種を開発するためには、ウンカのバイオタイプが耐虫性を打破するメカニズムを理解する必要がある。バイオタイプの加害メカニズムの解析基盤を整備するため、加害性の異なるトビイロウンカバイオタイプ系統間で837マーカーが座乗したSNP連鎖地図を構築した。
3.イネゲノムにおける多様性情報の獲得は、塩基配列の変異を利用するイネ遺伝子の機能解析やゲノム育種のために重要である。アジア栽培イネから32品種、野生イネ集団から2系統を選び、次世代シーケンサーによる全ゲノム塩基配列解読を行った。リファレンスである日本晴全ゲノム塩基配列へのマッピングを行った結果、全ゲノムで81.0〜94.3%、遺伝子(エクソン)領域では92.7〜98.3%をカバーしており、重要なゲノム基盤情報を構築できた。
4.マイクロアレイデータにより作成・公開してきた遺伝子発現情報データベースRiceXProは、24年度さらに圃場・成育過程データ、植物ホルモンデータ等を追加してバージョンアップし、計753アレイデータをもつ高精度のイネ遺伝子発現データベースRiceXProVer.3.0として公開した。また、815マイクロアレイデータを利用したイネ遺伝子共発現データベースRiceFRENDを構築・公開した。
5.減数分裂期組換え位置の決定におけるDNAメチル化の役割を明らかにする目的で、イネDDM1遺伝子ノックダウン系統のDNAメチル化状態をゲノムワイドに解析し、ノックダウン系統では主にヘテロクロマチン領域のメチル化が低下していることが明らかになった。これにより、通常組換えが起こりにくいゲノム領域のクロマチン状態を緩めることができる可能性が示された。
6.イネ科作物における様々なストレス、特にリン酸欠乏ストレス応答に関わる制御ネットワークの解明を目指して、リン酸欠乏条件下でリン酸欠乏耐性が異なるイネ品種を生育し、転写産物をNGSで解析した。品種間で共通に反応するリン酸欠乏応答基本遺伝子群を絞り込むとともに、その大半がリン酸欠乏耐性品種においてより強く発現していることを明らかにした。転写産物の発現強度の差が品種間におけるリン酸欠乏耐性の差に寄与すると考えられた。
7.ソルガムではマイクロアレイが作成されていないため、紫斑点病の発病機構解明のために感染前後におけるトランスクリプトーム解析を行い、病害抵抗性応答遺伝子の解析を行った。RNA-seqの結果、40,218個の遺伝子構造が得られ、そのうち7,674個は、これまでにアノテーションされた遺伝子座と重ならなかったが、1,337個は、UniProtに登録されたタンパク質配列に相同性が見出され、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析は新規遺伝子の探索に有効であった。発現上昇は、糸状菌の感染で誘導されるPR遺伝子群や、キチナーゼ、グルカナーゼ、ファイトアレキシンである3-デオキシアントシアニジン合成遺伝子群で確認された。
8.オオムギ六条性遺伝子Vrs1の機能解明のために、Vrs1とそのパラログHvHox2の発現部位と発現量等を調査した。HvHox2は穂の器官分化の後期に発現量が増加し、特に維管束で強く発現していたのに対し、Vrs1は3小穂が形成される器官分化前期にHvHox2より10倍以上高く発現していた。Vrs1は一貫して側列小花に局在し、特に雌蕊で強く発現していた。VRS1タンパク質もmRNAと同様に側列小花に存在し、核に局在していた。以上の結果から、Vrs1遺伝子はHvHox2遺伝子と発現レベルで機能分化し、雌蕊の発達を抑制することで側列小花の稔性を制御するということが明らかになった。
9.ツマグロヨコバイ放飼時にイネで発現量が高まる遺伝子群の耐虫性との関連を明らかにするため、抵抗性系統でのみ発現が高まった遺伝子のうちテルペン合成酵素に着目しGC-TOFMS解析により、抵抗性系統TGRH29での代謝産物同定を行った。放飼後、抵抗性系統でのみセスキテルペンが放出されることが明らかになった。セスキテルペン自体は、ツマグロヨコバイの吸汁阻害効果は持たなかったので、これらの遺伝子の発現を抑制した形質転換系統を作出し詳細な解析を行っている。
10.超広食性の重要害虫であるハスモンヨトウの各種植物や耐虫防御物質に対する反応を解析し広食性機構解明へ向けた基盤構築を目的に発現遺伝子解析を進めた。24年度は遺伝子発現変動解析に必要なリファレンス配列を作成し、ダイズに含まれる主要な耐虫物質の1つであるトリプシンインヒビター処理により発現変動する遺伝子をRNA-seqにより網羅的に獲得した。また、得られた候補遺伝子の発現部位を解析するため中腸の囲食膜の組織学的解析を試み、囲食膜は膜状の構造が複数重なり、脱皮後摂食前よりも後の方が約2倍厚くなっていた。
11.アワノメイガ属嗅覚受容体遺伝子群の分子進化と性フェロモン受容機構との関連性の解明を目指し、アワノメイガ、ヨーロッパアワノメイガ、ウスジロキノメイガの性フェロモン受容体及びフェロモン結合タンパク質遺伝子クラスター領域のゲノム塩基配列を概ね決定した。また、アワノメイガのフェロモン受容体とフェロモン結合タンパク質遺伝子群に関して、オス特異的な転写物が見出され、性フェロモン受容への関与の可能性が考えられた。
12.ジーンターゲッティング(GT)によって必要な変異のみを導入する為には、選抜マーカー遺伝子をきれいに除去する必要がある。そこで昆虫において転移後足跡を残さないことが報告されているトランスポゾンpiggyBacを用い、植物においてマーカー遺伝子の綺麗な除去が可能か検討を行った。その結果、piggyBacはイネで転移し、転移後には足跡を残さないことが明らかになった。また、GTによりALS遺伝子に除草剤耐性変異を導入したイネの“ゲノムのきれいさ”を証明するために、genome CGH array解析、NGSを用いたWhole Genome Sequencing解析を行い、アグロバクテリウム由来のDNA配列が含まれないことを示した。
13.遺伝子組換え体において生じる導入遺伝子の不活性化(サイレンシング)を抑制するDNA配列を、ハイグロマイシン抵抗性の獲得を指標として、DNAライブラリーから探す方法を開発し、この手法によってミヤコグサゲノムから3種類のDNA配列を単離・同定した。
14.農林水産省委託プロジェクトの中で作成されてきたイネ、ブタ、カイコゲノム等の研究リソースの適切な保存・管理及び提供を行った。24年度はイネ完全長cDNAを1,782点(リクエスト件数:287件)、Tos17突然変異体系統を1,188点(リクエスト件数:177件)配布した。またイネ遺伝解析材料は2,359系統(リクエスト件数:50件)の分譲依頼があり、適切に配布を実施した。
研究分担長村 吉晃
アントニオ バルタザール
宮尾 安藝雄
佐藤 豊
半田 裕一
菊池 尚志
小松田 隆夫
川東 広幸
水野 浩志
大野 陽子
小林 史典
呉 健忠
山本 公子
門野 敬子
安河内 祐二
末次 克行
木原 眞実
上樂 明也
土岐 精一
岸本 直己
土生 芳樹
宮原 研三
中山 繁樹
雑賀 啓明
遠藤 真咲
協力分担関係(独)理化学研究所
国立大学法人京都大学
公立大学法人横浜市立大学
国立大学法人神戸大学
日清製粉(株)
(独)農業・食品産業技術総合研究機構
国立大学法人東京大学
三菱スペース・ソフトウエア(株
国立大学法人岡山大学
地方独立行政法人北海道立総合研究機構
予算区分技会交付金研究 イノベーション創出事業 委託プロ[新農業展開ゲノムプロ] 委託プロ[ゲノム情報データベース] 委託・その他プロ 文科省[科研費] 文科省・JST競争的資金
業績(1)OsIAA13-mediated auxin signaling is involved in lateral root initiation in rice
(2)Development of expressed sequence tag and EST-SSR marker resources for Musa acuminata
(3)Deciphering and prediction of transcriptome dynamics under fluctuating field conditions
(4)The development of the genomic database of the diamondback moth (Plutella xylostella) and genomic analysis using it
(5)「ソルガム属植物の遺伝子導入技術の開発」にむけて(その3)
(6)表現型変化に依らないイネの活性トランスポゾン探索
(7)ソルガムの紫斑点病感染で発現誘導される遺伝子群の解析
(8)RNA-Seq法によるカドミウムストレス応答に関わるイネトランスクリプトーム解析
(9)次世代型シーケンサーから得られた塩基配列を用いた効率的な変異検出系の開発
(10)植物における高精度ゲノム改変技術の開発
(11)Construction of the BAC physical map on wheat chromosome 6B for its sequencing
(12)RiceXPro and RiceFREND: Informatics resources for rice functional genomics
(13)効率的なイネの遺伝子ターゲッティングを目指して
(14)植物における足跡を残さないマーカー遺伝子除去系の開発
(15)ジーンターゲッティングイネにおける“ゲノムのきれいさ”の証明
(16)画期的な農畜産物作出のためのゲノム情報データベース 3 共通開発基盤の構築
(17)イネTIFY遺伝子によって活性化される生育促進制御因子探索のための生長点微細組織単離手法の開発
(18)Inflorescence meristem identity in rice is specified by overlapping functions of three AP1/FUL-like MADS box genes and PAP2, a SEPALLATA MADS box gene
(19)Detailed investigation of the sequential pathological changes in silkworm larvae infected with Bombyx densovirus type 1
(20)Both OsRecQ1 and OsRDR1 are required for the production of small RNA in response to DNA-damage in rice
(21)An eceriferum locus, cer-zv, is associated with a defect in cutin responsible for water retention in barley (Hordeum vulgare) leaves
(22)A simple sequence repeat- and single-nucleotide polymorphism-based genetic linkage map of the brown planthopper, Nilaparvata lugens
(23)Overexpression of a rice TIFY gene increases grain size through enhanced accumulation of carbohydrates in the stem
(24)Transcriptional regulation of juvenile hormone-mediated induction of Kru"ppel homolog 1, a repressor of insect metamorphosis
(25)Identification of the Bombyx red egg gene reveals the involvement of a novel transporter family gene in the late steps of the insect ommochrome biosynthesis pathway
(26)A conspicuous intoxication in Bombyx mori (Lepidoptera: Bombycidae) caused by a fungicide containing iminoctadine triacetate
(27)The role of CDKB2 in the response to DNA damage differs in Arabidopsis and rice
(28)シロイヌナズナTAS遺伝子領域に見られるDNAのメチル化に関与するタンパク因子の解析
(29)次世代シーケンサを用いたコムギ(6B)BACライブラリのショットガン解析
(30)鋳型を誘導的にゲノムから切り出すジーンターゲッティング法
(31)プラスミド安定化領域を持つバイナリーベクターによる組換えポプラ作出法の開発
(32)NYC4, the rice ortholog of Arabidopsis THF1, is involved in the degradation of chlorophyll - protein complexes during leaf senescence
(33)The identification of quantitative trait loci that control the paternal inheritance of a mitochondrial plasmid in rapeseed (Brassica napus L.)
(34)Positional cloning of a gene responsible for the cts mutation of the silkworm, Bombyx mori
(35)Suppression of Ku70/80 or Lig4 leads to decreased stable transformation and enhanced homologous recombination in rice
(36)Global transcriptome analysis reveals distinct expression among duplicated genes during sorghum-interaction
(37)A physical, genetic and functional sequence assembly of the barley genome
(38)Current status of physical mapping on wheat chromosome 6B.
(39)イネにおける標的遺伝子改変技術の展望
(40)未熟胚由来カルスから高頻度に再分化するソルガム系統を用いた直接遺伝子導入法の開発
(41)植物における新ゲノム改変技術の開発と応用
(42)RiceFREND: a database of gene coexpression networks in rice
(43)Genome re-sequencing of rice by NGS to accelerate our researches on its natural variations
(44)オオムギ稔性回復遺伝子Rfm1の詳細マッピング
(45)Pipeline for detection of mutations from whole-genome sequence data of rice
(46)NAM型転写因子OsNAC34のイネのスベリン生合成への関与
(47)Comprehensive microarray-based analysis for stage-specific larval camouflage pattern-associated genes in the swallowtail butterfly, Papilio xuthus
(48)A pentatricopeptide repeat gene of rice is required for splicing of chloroplast transcripts and RNA editing of ndhA
(49)Genomic inversion caused by gamma irradiation contributes to downregulation of a WBC11 homolog in bloomless sorghum
(50)Progress on DNA sequencing project of the wheat chromosome 6B in Japan
(51)in vitro栽培個体を用いたサトウキビ遺伝子導入法の開発
(52)東アジアのソルガムモチ在来種における新規waxy遺伝子アリル
(53)エピゲノム操作の作物育種への応用
(54)ISBP (Insertion Site Based Polymorphism) を用いたコムギ6B染色体特異的マーカー開発と評価
(55)Genome information database system for innovation of crop and livestock production - the current progress of the development of a common infrastructure for genome analysis
(56)The researches on Insect Technology and Bioengineering in NIAS
(57)RiceXPro V3.0: A comprehensive database for field transcriptome and more
(58)Six-rowed spike4 (Vrs4) mediates spikelet architecture and row-type identity in barley
(59)High-resolution genetic mapping and physical map construction for Rfm1, a fertility restoration locus for cytoplasmic male sterility in barley
(60)Elucidating the field transcriptome of rice
(61)遺伝子ターゲッティングによるイネアレルゲン遺伝子の破壊
(62)RNA-Seq法による感染時のイネといもち病菌同時遺伝子発現プロファイル解析
(63)Use of mutated ALS genes as selectable marker for genetic transformation of plants, and non-GM herbicide resistant rice having a mutation in the ALS gene
(64)Identification of 20-hydroxyecdysone-inducible genes from larval brain of the silkworm, Bombyx mori, and their expression analysis
(65)The thioredoxin gene family in rice: genome-wide identification and expression profiling under different biotic and abiotic treatments
(66)The isolation of Pi1, an allele at the Pik locus which confers broad spectrum resistance to rice blast
(67)A SHORT INTERNODES (SHI) family transcription factor gene regulates awn elongation and pistil morphology in barley
(68)Sequential monitoring of transgene expression following Agrobacterium-mediated transformation of rice
(69)Overexpression of OsRecQl4 and/or OsExo1 enhances DSB-induced homologous recombination in rice
(70)Simultaneous RNA-seq analysis of a mixed transcriptome of rice and blast fungus interaction
(71)ソルガムの紫斑点病耐性遺伝子(ds1)多型の地理的分布
(72)Stimulation of homologous recombination in rice by enhanced resection of DSBs with OsRecQl4 and/or Exo1
(73)Suppression of Ku70/80 or Lig4 leads to decreased T-DNA integration and enhanced homologous recombination in rice
(74)偶然から必然へ−植物における標的遺伝子改変技術の開発−
(75)RiceXPro and RiceFREND: Cyclopedic databases of rice gene expression profiling
(76)RiceXPro: a database for retrieving gene expression information in rice
(77)人工ヌクレアーゼを利用した高等植物のゲノム編集
(78)DNA double strand breaks and targeted T-DNA integration in Arabidopsis
(79)Development of EST markers in Jananese bunching onion (Allium fistulosum)
(80)Nonredundant regulation of rice arbuscular mycorrhizal symbiosis by two members of the PHOSPHATE TRANSPORTER1 gene family
(81)RiceXPro Version 3.0: expanding the informatics resource for rice transcriptome
(82)Genome-wide mapping of the ozone-responsive transcriptomes in rice panicle and seed tissues reveals novel insight into their regulatory events
(83)Global transcriptome profile of rice root in response to essential macronutrient deficiency
(84)Characterisation of the wheat (triticum aestivum L.) transcriptome by de novo assembly for the discovery of phosphate starvation-responsive genes: gene expression in Pi-stressed wheat
(85)Single amino acid mutation in an ATP-binding cassette transporter gene causes resistance to Bt toxin Cry1Ab in the silkworm, Bombyx mori
(86)Stimulation of DSB-induced gene targeting by enhanced resection of DSB sites
(87)配列特異的な人為的改変を可能にする遺伝子操作技術の開発と利用
(88)EL2 is involved in G1-S transition in rice
(89)Classification of genotypes of the target leaf spot-resistant gene (ds1) in sorghum (Sorghum bicolor Moench)
(90)栽培イネ「カサラス」染色体の物理地図構築及び塩基配列解析
(91)Physical mapping, survey sequencing and BAC-to-BAC sequencing of wheat chromosome 6B
(92)ソルガム在来種における新規waxy遺伝子アリル
(93)植物におけるトランスポゾンを用いた足跡を残さないマーカー遺伝子除去系の開発
(94)Molecular analysis of rice heme activator protein (OsHAP2E) and aspartic protease (OsAP77) genes in response to biotic and abiotic stresses
(95)Discovering useful functions oftranscription factors (TFs) by the comprehensive generation of rice plants overexpressing individual TF cDNAs and chimeric repressors
(96)トビイロウンカの遺伝地図の作製に成功
−イネ害虫で世界初、イネへの被害拡大をもたらす原因遺伝子の特定が加速化−

(97)Evaluation of Brix and sugar content in stem juice from sorghum varieties
(98)Changes in primary and secondary metabolite levels in response to gene targeting-mediated site-directed mutagenesis of the anthranilate synthase gene in rice
(99)RiceFREND: a platform for retrieving coexpressed gene networks in rice
(100)TAWAWA1, a regulator of rice inflorescence architecture, functions through the suppression of meristem phase transition
(101)Structure, transcription and post-transcriptional regulation of the bread wheat orthologs of the barley cleistogamy gene Cly1
(102)Improvement of the Oryza sativa Nipponbare reference genome using next generation sequence and optical map data
(103)EST sequencing and fosmid library construction in a non-model moth, Mamestra brassicae, for comparative mapping
(104)CD36 homolog divergence is responsible for the selectivity of carotenoid species migration to the silk gland of the silkworm Bombyx mori
(105)日本のコムギ遺伝資源コレクションにおける赤かび病抵抗性の評価
(106)次世代シーケンサを用いたコムギ6B染色体の塩基配列の解読
(107)Developmental and physiological functions of rice root revealed by comprehensive transcriptome profiling
(108)Detection of mutations in regenerated rice by whole-genome sequence analysis
(109)アレルゲン遺伝子破壊イネ作出の試み
(110)RiceFREND: Gene expression network database of Oryza sativa ssp. japonica
(111)3大栄養素欠乏条件下におけるイネの根の網羅的遺伝子発現プロファイリング
(112)次世代型シーケンサーから得られた塩基配列を用いた効率的な変異検出系の開発. II. F2分離集団の場合
(113)イネTIFYタンパク質遺伝子の構成的過剰発現は稈へのデンプン蓄積を促進し、種子胚乳肥大をもたらす
(114)光独立栄養性を有するイネ緑化培養細胞による有用タンパク質生産系
(115)ストリゴラクトン生合成阻害剤を用いた変異体の探索
(116)世界初!気象データからイネの葉で働くほぼ全ての 遺伝子の働きを予測するシステムを開発
−栽培中の作物の遺伝子の働きが予測可能になった ことで、生育状況を正確に把握−

(117)Gene expression responses to Rice tungro spherical virus in susceptible and resistant near-isogenic rice plants
(118)Comprehensive gene expression analysis of the NAC gene family under normal growth conditions, hormone treatment, and drought stress conditions in rice using near-isogenic lines (NILs) generated from crossing Aday Selection (drought tolerant) and IR64
(119)Up-regulation of a magnesium transporter gene OsMGT1 is required for conferring aluminum tolerance in rice
(120)DDM1 (Decrease in DNA Methylation) genes in rice (Oryza sativa)
(121)Comparative genome-wide transcriptional analysis of Al-responsive genes reveals novel Al tolerance mechanisms in rice
(122)Divergence of expression pattern contributed to neofunctionalization of duplicated HD-Zip I transcription factor in barley
(123)A nitrate-inducible GARP family gene encodes an auto-repressible transcriptional repressor in rice
(124)Locus-specific requirements of DDR complexes for gene-body methylation of TAS genes in Arabidopsis thaliana
(125)Isolation of a novel UVB-tolerant rice mutant obtained by exposure to carbon-ion beams
(126)Linkage analysis of a dominant resistance gene to the entomopathogenic fungus Beauveria brongniartii in the silkworm, Bombyx mori
(127)植物における標的遺伝子改変技術の展開
(128)イネにおける遺伝子発現情報基盤の高度化と有用性
(129)オオムギ春播性遺伝子Vrn-H1の近傍に見出された新規日長反応性遺伝子HvPhyC
(130)コムギにおけるTaMRP-D1遺伝子の過剰発現が赤かび病毒素蓄積に及ぼす効果
(131)コムギ6B染色体塩基配列の解読に向けたBAC物理地図の構築
(132)画期的な農畜産物作出のためのゲノム情報データベース2解析共通基盤の構築
(133)画期的な農畜産物作出のためのゲノム情報データベースの整備
(134)RNA-Seq analysis reveals basal response of 4 rice genotypes to phosphate starvation
(135)農作物改良のためのゲノムリソースとデータベース
(136)SogoDB - 画期的な農畜産物作出のためのゲノム情報データベースの整備について
(137)ポジティブ・ネガティブ選抜を利用した遺伝子ターゲッティングによる除草剤耐性イネの開発
(138)オオムギのゲノム配列の詳細な解読に成功
−ムギ類の品種改良の加速化に期待−

(139)植物の減数分裂期組換え位置を変更する方法
(140)カイコ2型濃核病ウイルス感受性遺伝子および抵抗性遺伝子、ならびにその利用
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030203448
収録データベース研究課題データベース

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