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アブラナ科育種素材の多様化に対応した受粉反応評価軸の再構築と分子基盤

Research Project

Project/Area Number 21H02162
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

渡辺 正夫  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 剛  大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywordsアブラナ科植物 / 自家不和合性 / 一側性不和合性 / 受粉反応 / 育種素材 / アブラナ科作物
Outline of Research at the Start

アブラナ科作物では自家不和合性(SI)による経済的F1育種が行われているが、海外由来系統との交雑が背景と考えられる想定外の不和合性が育種効率化の障害となっている。申請者はアブラナ科の自家不和合性研究から、SI分子機構を解明し、日本とトルコ系統間での一側性不和合性(UI)の原因がS遺伝子座の重複と機能喪失であることを証明した。つまり、アブラナ科作物の育種素材の受粉反応では、SIに加えてUIも加味した現象理解が至急の課題である。本研究ではSIとUIが示す共通性と多様性の実態解明を深化させ、受粉反応評価軸を再構築する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、(1) SIとUI表現型における共通性・多様性の細胞レベルでの理解、(2) SIとUIにおけるMLPK下流因子の同定・機能解析による下流因子の共通性・多様性の分子レベルでの理解、(3) SIとUIにおける対立遺伝子間での優劣性発現機構の共通性・多様性の理解であり、受粉反応の新たな分子基盤の構築を目指す。
本年度は、SIとUIが示す共通性と多様性の実態解明を深化させ、受粉反応評価軸を再構築に向けて、3つの観点(柱頭上での花粉表現型、柱頭認識分子下流の共通性と多様性、優劣性発現機構)に対する統合的な理解を通じて、受粉反応の新たな分子基盤の構築をする。
研究項目I:SI/UIを併せ持つ系統を作出し、SI、UIだけの系統との表現型の共通性・多様性解析について、蛍光染色で同一性、差異を確認した。その結果、SI、UI表現型に、蛍光染色での差異は見られず、同一の認識経路を活用している可能性が考えられた。
研究項目II:UI下流にMLPKおよびSC1因子が必要であることを遺伝学的に確認し、MLPK・SC1遺伝子の必要性を確認するために、下流因子SC1の遺伝子解析に向け、ゲノム編集個体の表現型を観察した。その結果、SI、UIのSRK, SUI下流でMLPK、SC1因子が共通に機能しており、異なる花粉因子SP11/PUIからの情報を統合していることが考えられた。
研究項目III:UIにおける優劣性発現機構に対するsiRNAの関与の可能性を探るために、PUI1遺伝子周辺領域のゲノム構造を調査し、プロモーター領域との比較検討した結果、UIの優劣性はSIの優劣性とは異なる制御系と考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画した内容に対して順調に結果が出ており、問題などは生じていない。

Strategy for Future Research Activity

SI/UIの表現型解析はほぼ完了しており、UI下流因子SC1候補遺伝子の実態に迫る。柱頭側で生じるUIの優劣性に対して、多型性、発現パターンなどを調査する予定である。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (10 results) Book (4 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] 順天大学/忠南大学(韓国)

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      Volume: 191 Issue: 3 Pages: 1561-1573

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      Volume: 38 Issue: 3 Pages: 355-366

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.21.0730a

    • NAID

      130008091691

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
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      Volume: 96 Issue: 3 Pages: 129-139

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      130008102461

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      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2021-06-01
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      Volume: 10 Issue: 11 Pages: 2467-2467

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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