イネの分枝パターン形成と小穂器官形質形成を繋ぐ遺伝的プログラムの解析

Research Project

Project/Area Number	20K05986
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research Institution	Akita Prefectural University
Principal Investigator	永澤信洋秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (90599268)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	永澤奈美子 (佐藤奈美子) 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00535289)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	花の発生 / イネ / 分枝 / FZP / LAX2 / 遺伝的相互作用 / 修飾 / エンハンサー / apo1 / lax2 / 花 / 花序 / 発生
Outline of Research at the Start	植物の花のどのような位置にどのような花器官を作るかを決めている遺伝子がどのように働くかを表した、ＡＢＣモデルという、遺伝子発領域と花器官の種類の関係を示した法則があります。一方イネの穂がどのように作られて行くかは、花ほど分かって居ませんが、穂の分枝構造を作るために働くいくつかの遺伝子が明らかになっています。しかしこれらの間の関係は殆ど分かっていないため、この２つの成長過程の両方で働く遺伝子を探索しています。この研究が開くかもしれない可能性としては、この２つの成長のスイッチをどのようにして切り替えているか垣間見ることが出来るかもしれないことが挙げられます。
Outline of Annual Research Achievements	lax2-5突然変異体をapo1-2突然変異体と交配して得た2重劣性突然変異体は、鱗被様の器官を多数作り続けた後に雌しべを形成する。そこで小穂形成におけるLAX2の機能を推定するために、マーカー遺伝子の発現をinsitu hybridization法を用いて調べた。C機能を持つOsMADS3遺伝子の発現をapo1-2で調べると野生型より弱く且つ発現開始のタイミングも遅れていると思われたが、同様の発生段階のapo1-2 lax2-5では発現が見られなかった。2重劣性突然変異体ではOsMADS3の発現が著しく弱くなっていると考えられ、LAX2遺伝子の働きとして、C機能の遺伝子発現を促進することが考えられた。また2重劣性突然変異体でSPW1遺伝子の発現は2枚のwhorl（鱗被と雄しべ）にあたる部分で発現し、その後のwhorlにあたる部分で消失し、さらに次の器官で発現した。このことは、2重劣性突然変異体の小穂では花器官形成のパターンが繰り返していることを示唆していると考えられ、LAX2の機能として発生のプログラムの進行を促している可能性が考えられた。結果的にC機能の遺伝子の発現が遅れ、B機能の遺伝子の発現が繰り返されることで、鱗被に近い特徴を示す器官が作られ続けていると考えた。 lax2-5を品種Kasalathに導入すると、fzp様の異常を示すことを見出したが、この現象を再確認するために、WRC(World rice core collection)の中から10品種を選び、新たにlax2-5を導入した。4品種との組み合わせのF2で、fzp様の個体が分離した。農林水産省のデータベースTasukeを調べたところ、FRZ遺伝子の上流5.2KbにあるCNV-18リピートが重複していた。fzp個体の分離の原因がCNV-18である可能性が強まった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 概ね予定通りではあるが、形質転換体の作成に問題があり進んでいないため、進捗状況はやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	いくつかの系統や発生段階で insitu hybridizationを行う必要があることと、形質転換体を作成することで、CNV-18の数が２つであることが、LAX2タンパク質が壊れた時にFZPの発現が低下する原因になっていることを示す。今後は物理的にCNV-18と結合するのはLAX2？またはLAX1でありLAX2はそれを助けるのか？またCNV-18と結合しFZPの発現を阻害していると報告されているOsBZRとLAX2の関係は？などを明らかにしていきたいと考えている。