異質倍数性によるコムギの種形成の分子機構

• Project/Area Number: 14087204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Yokohama City University (2002-2003, 2006-2007); Kyoto Prefectural University (2004-2005)
• Principal Investigator: 荻原 保成 Yokohama City University, 木原生物学研究所, 教授 (40185533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 壽 鳥取大学, 農学部, 教授 (50183075)
• Project Period (FY): 2002 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥41,400,000 (Direct Cost: ¥41,400,000); Fiscal Year 2007: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2006: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2005: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 2004: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 2003: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000); Fiscal Year 2002: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000)
• Keywords: 倍数性コムギ / 種分化 / ゲノムの複雑性 / 遺伝子の構造 / 発現制御 / 核・細胞質雑種 / 花粉からのmtDNAの伝達 / ジーンサイレンシング / 倍数性のコムギ / ミトコンドリアゲノム構造 / 組み換え / ミトコンドリアゲノムの伝達 / ESTの大量解析 / 同祖遺伝子間SNPs / 染色体アサイメント / 同祖遺伝子の発現パターン解析 / バーチャルディスプレイ / 植物ゲノムの進化機構 / 染色体アサインメント / 同祖遺伝子発現のボディマップ / 植物のゲノム進化機構 / 遺伝子の置換率 / 分子マーカー / 栽培化

Research Abstract

コムギは倍数化により進化してきたことを特徴とする。パンコムギは倍数化する際、異種間の異なるゲノムを組み合わせた(異質倍数性:ゲノム式AABBDD)。本研究は、倍数性コムギとその祖先種をモデルシステムとして、遺伝子の構造と環境に応答した遺伝子発現パターンをゲノム生物学的に解析する。また、新たに交雑により、人工倍数種を作成し、倍数化の過程における遺伝子構造と発現調節機構を分子遺伝学的に解析する。これらの解析により、植物ゲノムの倍数化による種形成の分子機構を研究する、ことを目的とする。
異質6倍性パンコムギの花器官形成過程にはたらく遺伝子の構造と3種ゲノムの発現調節機構を花器官形成過程に働くD,Eクラスに属す遺伝子に関して3種ゲノムからクローニングし、その発現機構を詳細に解析し、発現システムとしてジェネティックなものとエピジェネティックなものが関与していることを明らかにした。異なる種の交雑の結果、複2倍体のゲノムシャッフリングが新たな種形成に及ぼす影響を考察した。また、核・細胞質雑種コムギにおける花粉から伝達されるミトコンドリアゲノムの発現様式を明らかにし、種形成への関与を指摘した。異種間交雑により、花粉からミトコンドリアゲノムが伝達され、雑種ミトコンドリアゲノムの約30%を占めていた。しかし、これらのゲノム上の遺伝子はほとんど発現されず、花粉のミトコンドリアゲノム特異的にはたらくサイレンシングが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Genetic and epigenetic alteration among three homoeologous genes of a class E MADS box gene in hexaploid wheat. (2007)
  • Author(s): Shitsukawa, N., C. Tahira, K. Kassai, C. Hirabayashi, T. Shimizu, S. Takumi, K. Mochida, K. Kawaura, Y. Ogihara and K. Murai
  • Journal Title: Plant Cell 19 Pages: 1723-1737
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequence upstresm of the wheat (Triticum aestivum L.) ALMT1 gene and its relationship to aluminum resistance. (2006)
  • Author(s): Sasaki, T.他10名(5番目)
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 47 Pages: 1343-1354
• [Journal Article] Structural dynamics of cereal mitochondrial genomes as revealed by complete nucleotide sequencing of the wheat mitochondrial genome. (2005)
  • Author(s): Ogihara, Y. 他13名
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 33 Pages: 6235-6250
• [Journal Article] Comparative sequence analysis of the phytochrome C gene and its upstream region in allohexaploid wheat reveals new data on the evolution of its three constituent genomes. (2005)
  • Author(s): Devos, K.M., J.Beales, Y.Ogihara, A.N.Doust
  • Journal Title: Plant Molecular Biology 58 Pages: 625-641
• [Journal Article] コムギ ゲノムから生物学-D.環境相互作用 (2005)
  • Author(s): 荻原保成
  • Journal Title: 蛋白質・核酸・酵素 50・16号 Pages: 2239-2240
• [Journal Article] Construction of a full-length cDNA library from young spikelets of hexaploid wheat and its characterization by large-scalesequencing of expressed sequence tags. (2004)
  • Author(s): Ogihara, Y., et al.(他11名)
  • Journal Title: Genes & Genet. Syst. 79 Pages: 227-232
  • NAID: 130000062133
• [Journal Article] A workshop report on whet genome sequencing: International genome research on wheat consortium. (2004)
  • Author(s): Ogihara, Y., (16番目, 全18名)
  • Journal Title: Genetics 168 Pages: 1087-1096
• [Journal Article] Pistillody is caused by alterations of the class B MADS box gene expression pattern in alloplasmic wheats. (2004)
  • Author(s): E.Hama, S.Takumi, Y.Ogihara, K.Murai
  • Journal Title: Planta 218 Pages: 712-720
• [Presentation] 倍数性コムギのMADSボックス遺伝子にみられる同祖遺伝子間での異なる発現制御機構. (2007)
  • Author(s): 村井耕二、漆川直希、宅見薫雄、持田恵一、川浦香奈子、荻原保成
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] 倍数性コムギのMADSボックス遺伝子にみられる同祖遺伝子間のジェネティックおよびエピジェネティック変異. (2007)
  • Author(s): 村井耕二、漆川直希、宅見薫雄、持田恵一、川浦香奈子、荻原保成
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-23
• [Presentation] パンコムギにおけるAP2様遺伝子の発現機構の解析. (2007)
  • Author(s): 川浦香奈子、一色正之、荻原保成
  • Organizer: 日本育種学会第112回講演会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] コムギB MADS-box遺伝子WAP3の同祖遺伝子解析から見出された転写バリアント. (2007)
  • Author(s): 漆川直希、宅身薫雄、川浦香奈子、荻原保成、村井耕二
  • Organizer: 日本育種学会第112回講演会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] コムギTILLING系統の作成と利用 II. パンコムギTILLING系統における穂の形態変異の解析. (2007)
  • Author(s): 高久真実、今井雄大、川浦香奈子、一色正之、荻原保成
  • Organizer: 日本育種学会第112回講演会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 核・細胞質雑種コムギにおける花粉から伝達されたミトコンドリア遺伝子のサイレンシング. (2007)
  • Author(s): 荻原保成、佐伯明日香、森田重人、増村威宏、佐藤茂、川浦香奈子
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] 3種イネ科作物のミトコンドリア遺伝子間にみられる突然変異、とくにRNA editingによるC-to-T塩基置換の特異的蓄積について. (2007)
  • Author(s): 常脇恒一郎、山崎由紀子、松岡由浩、荻原保成
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Remarks]
  • URL: http://pgenome.sci.yokohama-cu.ac.jp/
• [Publications] Ogihara, Y., K.Mochida, Y.Nemoto, K.Mural, Y.Yamazaki, T.Shin-I, Y.Kohara: "Correlated clustering and virtual display of gene expression patterns in the wheat life cycle by large-scale statistical analyses of expressed sequence tags."Plant Journal. 33. 101-1011 (2003)
• [Publications] Nemoto, Y., M.Kisaka, T.Fuse, M.Yano, Y.Ogihara: "Characterization and functional analysis of three wheat genes with homology to the CONS TANS flowering time gene in transgenic rice."Plant Journal. 36. 82-93 (2003)
• [Publications] Mochida, K., Y.Yamazaki, Y.Ogihara: "Discernment of homoeologous gene expression in hexaploid wheat by SNP analysis of contigs grouped from a large number of expressed sequence tags."Molecular Genetics and Genomics. 270. 371-377 (2003)
• [Publications] Murai, K., M.Miyamae, H.Kato, S.Takumi, Y.Ogihara: "WAP1, a wheat APETALA1 homolog, plays a central role in the phase transition from vegetative to reproductive growth."Plant & Cell Physiology. 44. 1255-1265 (2003)
• [Publications] Mizumoto, K., S.Takumi, Y.Ogihara, C.Nakamura: "Origin, dispersal and genomic structure of a low-copy-number hypervariable RFLP clone in Triticum and Aegilops species."Genes & Genetic Systems. 78. 291-300 (2003)
• [Publications] Matsuoka, Y., Y.Yamazaki, Y.Ogihara, K.Tsunewaki: "Whole chloroplast genome comparison of rice, maize, and wheat : Implications for chloroplast gene diversification and phylogeny of cereals"Mol.Biol.Evol.. 19. 2084-2091 (2002)