メンデルの時代にはなかった“欠けた染色体”の力~植物の遺伝子が半分になると性質が変わる――新しい育種のヒントに~

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2025-05-20 福井県立大学,理化学研究所

理化学研究所と福井県立大学の研究チームは、モデル植物シロイヌナズナを用いて、染色体の一方に重イオンビーム照射で大規模な遺伝子欠失を導入したところ、葉の大きさや枚数などの形質に顕著な変化が生じることを発見しました。この研究は、染色体の片方が欠けた状態(ヘミ接合)が植物の形質に影響を与える可能性を示しており、従来のメンデル遺伝学では説明できない新たな育種の手法として注目されています。この成果は、農作物の品種改良や新たな育種技術の開発に貢献することが期待されます。

メンデルの時代にはなかった“欠けた染色体”の力~植物の遺伝子が半分になると性質が変わる――新しい育種のヒントに~
図2.一方の染色体の一部を欠失させた変異体の遺伝子発現量の変化の模式図 重イオンビームで 1 本の染色体だけに欠失を引き起こすと、通常2つずつある遺伝子が1つずつになる(左図、赤線)。これらの遺伝子の発現量を調査したところおよそ半分に減少することがわかった(右図)。

<関連情報>

シロイヌナズナにおけるヘテロ接合体欠失が表現型の変化と用量補償に及ぼす影響 Effect of heterozygous deletions on phenotypic changes and dosage compensation in Arabidopsis thaliana

Takuya Ikoma,Ryo Nishijima,Miho Ikeda,Kotaro Ishii,Asanga Deshappriya Nagalla,Tomoko Abe & Yusuke Kazama
Scientific Reports  Published:13 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-98141-6

Abstract

Heterozygous deletions, which include a large number of genes, are often caused by the induction of mutations. The induction of gene dosage compensation should be considered when assessing the effects of heterozygous deletions on phenotypic changes. This mechanism is known to balance the expression levels of genes with different copy numbers in sex chromosomes, but it is also known to operate in autosomes. In the present study, 12 Arabidopsis thaliana BC1 mutants with heterozygous deletions were produced by crossing wild-type Col-0 plants with mutants induced by heavy ion beams. The sizes of the deletions ranged from 50.9 kb to 2.03 Mb, and the number of deleted genes ranged from 8 to 92. Nine of the 12 BC1 mutants showed phenotypic changes in fresh weight 14 days after cultivation or during the flowering period. RNA-sequencing (RNA-seq) analyses of 14-day-old leaves, 40-day-old leaves, and flower buds showed that dosage compensation did not occur in any stage or tissue tested. These results indicate that heterozygous deletions cause phenotypic changes owing to the absence of dosage compensation.

細胞遺伝子工学
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