Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
他個体の雌蕊に到達する花粉数が限られる他殖性植物において、花粉競争は繁殖戦略上特に重要な現象である。野生イネは自殖/種子繁殖性のものから他殖/栄養繁殖性のものまで様々であり、花粉競争においても多様性が潜むと考えられる。本計画では、我々が他殖/栄養繁殖性の野生イネから発見した、自身の花粉伝達を促進する因子Sireに着目し、その分子実体と生殖過程における花粉伝達促進機構を解明するとともに、野生イネ集団内における同因子の分布を調査し、繁殖形質との関連を検証する。これまで未知であった花粉競争の分子機構の一端を解明し、遺伝子レベルでの多様性や選択圧の研究に向けた手がかりを得ることを目指す。
他殖性植物の繁殖戦略において花粉競争は特に重要な現象と考えられるが、分子メカニズムは未解明である。我々は、野生イネの持つ穂分枝抑制因子 Uniaxial (Ux) の解析から、Uxの近傍に自身の花粉伝達を促進する因子Sireが存在すること見出した。そこで本研究では、その分子実体と生殖過程における花粉伝達促進機構を解明する。これまで未知であった花粉競争の分子機構の一端を明らかにし、遺伝子レベルでの多様性や選択圧の研究に向けた手がかりを得ることを目指す。【研究実績】マッピング： Ux 準同質遺伝子系統 （NIL）のもつ 野生イネW1962由来のゲノム領域458 kb内にSireが存在すると考え、2023年夏にUx NILヘテロ自殖次世代4138個体から組換え個体を選抜し、マッピングを試みたところ、NIL領域の5'側末端16 kbにSireの効果が連鎖する結果となった。しかし、この領域中には予測遺伝子は存在せず、花粉を用いたmRNAseqの結果からも転写産物は検出されなかった。もともとUx NILはT65背景にW1962 Chr.9の5.5 Mb領域を導入した染色体断片置換系統に由来する。そこで、NIL領域周辺の遺伝子型を調べたところ、NIL領域の5'側末端から約1.5 Mb上流に、二重組み換えによりW1962ゲノム領域が約1Mbに渡ってヘテロの状態で残っていることが判明した。この自殖次世代では、W1962アリルの分離頻度が極めて高く（21.7倍：W1962ホモ47.3% (130/275)、T65ホモ2.2%（6/275））、同領域にSireが座乗すると考えられた。花粉管伸長過程の観察: イネにおける花粉管伸長過程の観察のための条件検討を栽培イネT65を用いて行い、組織深部の花粉管の可視化にさらなる条件検討が必要であることがわかった。
3: Progress in research has been slightly delayed.
Sireが当初想定していたゲノム領域とは異なる領域に存在していることが示唆されたため。【詳細】当初Ux NILが持つ野生イネ由来のゲノム領域458kb内にSireが存在すると考えていたが、マッピング・トランスクリプトーム解析の結果、候補らしき遺伝子が同領域中には存在しないことが示唆された。NILの作成時に同領域の両側1Mbに渡って栽培イネ型にゲノム領域が置換されていることを確認していたが、さらに外側の遺伝子領域について遺伝子型を調べたところ、NIL領域の上流1.5Mbにもう一つ野生イネ由来の遺伝子領域が含まれていることがわかった。強力な花粉伝達促進により二重組替え個体を単離していたことが考えられた。したがって、遺伝子単離に予想したよりも時間を要している。一方、Ux近傍に着目していた当初は、花粉伝達促進効果が見られないケースを確認しており、表現型解析に困難を伴った。現在となれば、これはUx-Sire間で組替わってしまった個体を観察していたためということがわかる。新たに見つかったSire候補領域は、花粉伝達促進効果と完全にリンクしており、同領域の遺伝子型に基づいて個体分けをして解析を行うことで、より明確な表現型を観察できると考えている。
昨年度に引き続き、Sireのマッピングを行う。また、イネにおける花粉管伸長過程の観察法も検討が必要であることがわかったので、透明化処理などの条件検討を進める。トランスクリプトーム解析および遺伝子単離後の項目は、順次予定通り進めていく。一点、花粉のサンプリングが予想したよりも効率が低いことがわかったため、花粉回収技術を開発中の新たな共同研究者を加えて効率的なイネ花粉回収法の確立を目指す。
All 2023 Other
All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)
The Plant Cell
Volume: 35 Issue: 12 Pages: 4366-4382
10.1093/plcell/koad241
bioRxiv
Volume: -
10.1101/2023.12.05.569800
https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2023/09/research-highlights_ja/pr20230928.html
