植物の交雑と倍数体形成を介した種分化の分子機構解明

• Project/Area Number: 14087205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Basic Biology (2004-2007); Okazaki National Research Institutes (2002-2003)
• Principal Investigator: 長谷部 光泰 National Institute for Basic Biology, 生物進化研究部門, 教授 (40237996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 隆 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 准教授 (00242024) ; 日渡 祐二 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (10373193) ; 塚谷 裕一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 助教授 (90260512) ; 三島 美佐子 九州大学, 総合博物館, 助手 (30346770)
• Project Period (FY): 2002 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥92,600,000 (Direct Cost: ¥92,600,000); Fiscal Year 2007: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 2006: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 2005: ¥16,200,000 (Direct Cost: ¥16,200,000); Fiscal Year 2004: ¥16,400,000 (Direct Cost: ¥16,400,000); Fiscal Year 2003: ¥20,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000); Fiscal Year 2002: ¥20,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000)
• Keywords: 倍数体 / MADS-box / 花粉管 / ガイダンス / レセプターカーネイス / 閉鎖花 / 解放花 / タネツケバナ / 種分化 / シロイヌナズナ / レセプターカイネース / 花粉管ガイダンス / MADS-box遺伝子 / 花粉 / マイクロアレイ / 染色体 / 巨大化 / 細胞サイズ / 花粉管誘導因子

Research Abstract

(1)シロイヌナズナ花粉管ガイダンス因子の探索と機能解析
(a)花粉管ガイダンス異常が観察された8x9について昨年度野生型とのバッククロスを行った個体の観察を行い、候補RLKがこの表現型の責任遺伝子であることを確かめた。(b)アニリンブルー染色、切片観察により、花粉管伸長停止点を特定できた。(c)GFP融合タンパク質を用いて細胞内局在を調べ、膜上にあることがわかった。(d)リガンド探索にはいたらなかった。
(2)MIKC^*型MADS-box遺伝子の花粉管伸長制御の分子機構解明
(a)MIKC^*型MADS-box遺伝子の4重遺伝子破壊体についてマイクロアレイによって野生型花粉との遺伝子発現様式の違いを調べた。
(b)in vivoでの花粉管伸長動態を観察し、これら遺伝子の花粉管ガイダンス、伸長における機能を推定し、現在論文作成中である。
(3)受精効率に関わるヒメツリガネゴケMADS-box遺伝子の機能解析
(a)6重遺伝子破壊株において、野生型と比べて受精効率が減少した理由を解明する。葉表面のワックス量を葉緑素の抽出効率から算定した。さらにアブシジン酸との関連植物ホルモンとの関連が示唆された。
(4)ドクダミの花弁進化の分子機構
(a)ドクダミ、ドクダミの花弁が葉化したミドリドクダミ、全ての苞が花弁化したヤエドクダミの花原基を用いて、in situハイブリダイゼーションによって、花弁形成に関わるMADS-box遺伝子ホモログの発現様式を調べた。その結果、花弁化するしないに関わらず、苞原基で花器官形成遺伝子が発現しているという予想外の結果を得た。このことから、ドクダミ下部苞の花弁化は花器官形成遺伝子のリクルートではなく、器官サイズを制御するような遺伝子の進化によって生じた可能性が高いことがわかった。

Research Products

• [Journal Article] H. Genes for the peptidoglycan synthesis pathway are essential for chloroplast division in moss (2006)
  • Author(s): Machida, M., Takechi, K., Sato, H., Chung, S.J., Kuroiwa, H., Takio, S., Seki, M., Shinozaki, K., Fujita, T., Hasebe, M., Takano, H.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 Pages: 6753-6758
• [Journal Article] Phylogenetic analysis of AP2 domain-containing genes (2006)
  • Author(s): Shigyo, M., Shindo, S., Hasebe, M., Ito, M.
  • Journal Title: Gene 366 Pages: 256-265
• [Journal Article] The modified ABC model explains the development of the petaloid perianth of Agapanthus praecox ssp.orientalis (Agapanthaceae) flowers. (2005)
  • Author(s): Nakamura, T., Fukuda, T., Nakano, M., Hasebe, M., Kameya, T., Kanno, A.
  • Journal Title: Plant Mol.Biol. 58 Pages: 45-445
• [Journal Article] Characterization of MADS-box genes in charophycean green alga and its implication for the evolution of MADS-box genes. (2005)
  • Author(s): Tanabe^*, Y., Hasebe^*, M., Sekimoto, H., Nishiyama, T., Kitani, M., Henschel, K., Munster, T., Theissen, G., Nozaki, H., Ito, M.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102 Pages: 2436-2441
• [Publications] Kofuji, R., Sumikawa, N., Yamasaki, M., Kondo, K., Ueda, K., Ito, M., Hasebe, M.: "Evolution and divergence of MADS-box gene family based on genome wide expression analyses."Mol.Biol.Evol.. 20. 1963-1977 (2003)
• [Publications] Nishiyama, T., Fujita, T., Shin-I, T., Seki, M., Nishide, H., Uchiyama, I., Kamiya, A., Carninci, P., Hayashizaki, Y., Shinozaki, K., Kohara, Y., Hasebe, M.: "Comparative genomics of Physcomitrella patens gemetophytic transcriptome and Arabidopsis thaliana : Implication for land plant evolution."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 8007-8012 (2003)
• [Publications] Ishikawa, H., Ueno, Y., Semiarti, E., Onouchi, H., Kojima, S., Hasebe, M., Soma, T., Ikezaki, M., Machida, C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 Gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric flat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized by cysteine repeats and a leucine zipper"Plant Cell Phys.. 43. 467-478 (2002)