バラ科果樹の２つの自家不和合性機構：非自己認識と自己認識の分岐の分子基盤解明

• Project/Area Number: 23K20285
• Project/Area Number (Other): 20H02954 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 佐々 英徳 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 教授 (50295507)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 自家不和合性 / バラ科 / RNase / F-box / 雌ずい / 花粉 / バラ科果樹

Outline of Research at the Start

バラ科はS-RNase型自家不和合性を示し、サクラ連（アーモンド、ウメ）では単一の花粉側因子SFBが自己S-RNaseを認識する（単因子自己認識型）。一方、ナシ連（ナシ、リンゴ）では複数の花粉側因子SFBBが非自己のS-RNaseを認識する「多因子非自己認識型」を示す。だが、これら2タイプは分子レベルでどのように異なり、どのように分岐したかは不明である。本研究では、SFBBとS-RNaseタンパク質の相互作用解析系を用い、ナシ連の「多因子非自己認識」機構とサクラ連「単因子自己認識」機構の異同とこれらがどのように分岐したかを実験的に解明すること、SFBBの直接的機能証明を行うことを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

ニホンナシの自家不和合性機構解明のため、本年度も、雌ずい側決定因子S-RNaseと、花粉側決定因子SFBBのタンパク質間相互作用解析系の構築をおこなった。組換えS-RNaseおよびSFBBタンパク質の発現系は構築できたものの、タンパク質間相互作用を安定的に検出するには至っていない。タグ配列と目的タンパク質の配置の変更など、発現ベクターを改変してさまざまなチューンアップを行い、タンパク質間相互作用の検出を試みた。また、新たな自家不和合性関連タンパク質の発現ベクターの構築も行った。
並行して、自家不和合性非S因子候補遺伝子についても、発現器官の解析などを行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

自家不和合性決定因子は正しい立体構造を持つ組換えタンパク質の発現が極めて困難なことが知られていたが、本研究では発現系の構築に成功したため。しかしながら、タンパク質間相互作用の検出には至っていないため、当初の計画以上とは判断できず、おおむね順調、とした。

Strategy for Future Research Activity

組換えS-RNaseとSFBBタンパク質のタンパク質間相互作用解析系の構築を引き続き進める。必要に応じて、発現ベクターの改良を行う。タンパク質間相互作用解析系が構築されれば、ドメインスワップなどにより、特異性決定領域の特定を進める。

Research Products

• [Journal Article] Organ-enriched gene expression during floral morphogenesis in wild barley. (2023)
  • Author(s): (1)Chen, G., Mishina, K., Wang, Q., Zhu, H., Tagiri, A., Kikuchi, S., Sassa, H., *Oono, Y. and Komatsuda, T.
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 116 Issue: 3 Pages: 887-902
  • DOI: 10.1111/tpj.16416
• [Journal Article] Rapid, effective and low-cost purification of dideoxy-sequencing reactions by home-made magnetic beads suspension and magnetic separator (2022)
  • Author(s): Sassa, H. and Ikebe, K.
  • Journal Title: Plos One Volume: 17 Issue: 12 Pages: e0279432-e0279432
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0279432
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discovery and fine mapping of a novel resistance locus to Fusarium wilt race 2 in lettuce (Lactuca sativa L.) (2022)
  • Author(s): Seki, K., Shimizu, Y., Hayashi, M., Sassa, H., Kikuchi, S., Taguchi, A., Chino, F., Soga, E., Serizawa, H. and Koba, T.
  • Journal Title: Euphytica Volume: 218 Issue: 8 Pages: 120-120
  • DOI: 10.1007/s10681-022-03058-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular characteristics of S-RNase alleles as the determinant of self-incompatibility in the style of Fragaria viridis (2021)
  • Author(s): Du, J., Ge, C., Li, T., Wang, S., Gao, Z., Sassa, H. and Qiao, Y.
  • Journal Title: Hort. Res. Volume: 18 Pages: 185-185
  • DOI: 10.1038/s41438-021-00623-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An improved pollen number counting method using a cell counter and mesh columns (2020)
  • Author(s): Kakui Hiroyuki、Tsurisaki Eriko、Sassa Hidenori、Moriguchi Yoshinari
  • Journal Title: Plant Methods Volume: 16 Issue: 1 Pages: 124-124
  • DOI: 10.1186/s13007-020-00668-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] アツバクコ（Lycium sandwicense）の自家和合性にS遺伝子座の重複が関与する可能性 (2023)
  • Author(s): 池部洸汰、佐々英徳
  • Organizer: 日本育種学会第144回講演会
• [Presentation] A novel non-S-specific self-incompatibility factor of Petunia (2022)
  • Author(s): Hidenori Sassa, Hiroki Azuma, Miwako Shimizu, Mana Komori, Daiki Horigome, Hiroyuki Kakui, Mai F. Minamikawa, Shinji Kikuchi, Takato Koba
  • Organizer: 26th International Conference on Sexual Plant Reproduction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Knock out of a novel non-S-specific self-incompatibility factor of Petunia (2022)
  • Author(s): Kota Ikebe, Hidenori Sassa
  • Organizer: 26th International Conference on Sexual Plant Reproduction
  • Int'l Joint Research