研究経過

チューリッヒ大学の清水（稲継）理恵グループリーダー、株式会社ヒューマノーム研究所の瀬々潤代表取締役社長、横浜市立大学木原生物学研究所の清水健太郎客員教授（チューリッヒ大学 研究所長・教授兼任）らの研究グループは、異質倍数化時に急激にエピゲノムが変化し、その後の数世代でも進化することをNature Communications誌に報告しました。
異質倍数化は、2つのゲノムが融合して新種を生み出す現象です。この際に起きるエピジェネティックな変化やそれに伴う遺伝子発現調整の変化が、より広い環境への適応と種分化の鍵であると考えられています。しかしこれまでの多くの研究は、生育に適した一定の実験室条件下で特定の世代に基づいた解析に焦点を当てていました。そのため、ストレス環境下での調査や世代を追った研究はほとんど行われていませんでした。
研究グループは、親種、人工の合成倍数体、自然倍数体をストレス環境と最適環境で4世代にわたって育成しました。そして、これまでに開発してきた異質倍数体の重複遺伝子を高精度で識別可能なARPEGGIO法を用いて、DNAメチロームを解析しました。自然倍数体と親種では世代と環境の差によってメチル化状態に変化は見られませんでしたが、合成倍数体の全体のメチル化率やパターンが世代を重ねるにつれて自然倍数体に近づいていくことがわかりました。異なる環境で育てた合成倍数体では、異なる環境で世代を重ねることでエピゲノムが分岐していくことが示され、異質倍数体化の多様化に貢献する可能性が示されました。さらに、遺伝子発現にもメチル化と同様の傾向がより顕著に現れ、合成倍数体の発現パターンは倍数化の直後から自然倍数体に近づいていました。異質倍数体は野生植物のみならず有用植物にも多いため、本研究で確立したエピゲノム解析は今後有用植物の環境適応の研究にも適用できると期待されます。

図：異質倍数体Arabidopsis kamchaticaとその親種の花

　

＜論文情報＞
タイトル：Convergence and divergence of DNA methylation and gene expression patterns in neopolyploid Arabidopsis kamchatica
著者：Stefan Milosavljevic, Dario Copetti, Kenji Yip Tong, Aki Morishima, Jun Sese, Mark D. Robinson, Kentaro K. Shimizu, Rie Shimizu-Inatsugi
掲載雑誌：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-026-75042-4