Mating system evolution and population genomics in Arabidopsis
Publicly Offered Research
| Project Area | Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction |
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| Project/Area Number |
19H04851
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokyo (2020)
Chiba University (2019) |
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Principal Investigator |
土松 隆志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60740107)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 集団ゲノミクス / 自殖 / 自家不和合性 / 新種誕生 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Research at the Start |
植物の新種誕生過程では，環境に適応した新しい遺伝子セットを維持するために，他殖から自殖への生殖様式の移行を伴う例が多く知られている．そのため，特に他殖性植物から新種を生み出し安定して維持するには，自殖性への転換が重要なステップである．私達は，モデル植物シロイヌナズナを用いて，このような新種誕生と自殖の進化がどのように起きてきたのかを，たくさんの野生系統のゲノムデータの解析から明らかにしようとしている．
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| Outline of Annual Research Achievements |
自殖に関わる花形質として花粉数に着目し、シロイヌナズナの野生系統を用いたゲノムワイド関連解析から花粉数関連遺伝子Reduced Pollen Number 1 (RDP1) を同定し、機能解析を行った。また、分子集団遺伝学的解析から花粉数が減少する方向への自然選択を検出した。これらの結果をまとめ、論文を出版した（Tsuchimatsu, Kakui et al. 2020 Nature Commun）。rdp1突然変異体と野生型の比較トランスクリプトーム解析を行ったほか、複数の野生アリルの機能を確認した。これらの結果も現在投稿準備中である。
他に自殖に関わる花形質（自殖シンドローム）として、種子サイズに着目した解析を行った。ハミルトン則に基づく理論モデルから、自殖の進化に伴って種子サイズは小さくなると予測されていたものの、実証データはこれまでほとんど得られてなかった。ナス科、キク科、アブラナ科の多数の植物種を用いた回帰分析から、自家和合性種では自家不和合性種よりも全体として種子が小型化することを発見した。この結果を論文にまとめ、現在投稿中である。
ナス科植物の自家不和合性遺伝子座の配列解析から、自殖性の進化の遺伝的基盤を探る研究も進めた。ロングリードシークエンサーを用いたトランスクリプトーム解析からこれまで発見されていなかった新たなS対立遺伝子候補を自家和合性集団において発見し、今後詳細に遺伝的背景を調べる重要な手がかりを得た。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Double-locking mechanism of self-compatibility in Arabidopsis thaliana: the synergistic effect of transcriptional depression and disruption of coding region in the male specificity gene.2020
Author(s)
Suwabe, K., Nagasaka, K., Windari, E. A., Hoshiai, C., Ota, T., Takada, M., Kitazumi, A., Masuko-Suzuki, H., Kagaya, Y., Yano, K., Tsuchimatsu, T., Shimizu, K. K., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
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Journal Title
Frontiers in Plant Science
Volume: 11
Pages: 576140-576140
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Adaptive reduction of male gamete number in the selfing plant Arabidopsis thaliana2020
Author(s)
Takashi Tsuchimatsu, Hiroyuki Kakui, Misako Yamazaki, Cindy Marona, Hiroki Tsutsui, Afif Hedhly, Dazhe Meng, Yutaka Sato, Thomas Studler, Ueli Grossniklaus, Masahiro M. Kanaoka, Michael Lenhard, Magnus Nordborg and Kentaro K. Shimizu
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 2885-2885
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Niche conservatism promotes speciation in cycads: the case of Dioon merolae (Zamiaceae) in Mexico2020
Author(s)
Gutierrez-Ortega J.S., Salinas-Rodriguez M.M., Ito T., Perez-Farrera M.A., Vovides A.P., Martinez J.F., Molina-Freaner F., Hernandez-Lopez A., Kawaguchi L., Nagano A.J., Kajita T., Watano Y., Tsuchimatsu T., Takahashi Y., Murakami M.
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Journal Title
New Phytologist
Volume: 999
Issue: 6
Pages: 999-999
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Exploring genetic diversity and signatures of horizontal gene transfer in nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments2019
Author(s)
Bamba, M., Aoki, S., Kajita, T., Setoguchi H., Watano, Y., Sato, S., and Tsuchimatsu, T.
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Journal Title
Molecular Plant-Microbe Interactions
Volume: 印刷中
Issue: 9
Pages: 1110-1120
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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