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ミトコンドリアゲノムによる核遺伝子のエピジェネティック制御機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaCorrelative gene system: establishing next-generation genetics
Project/Area Number 24113517
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionFukui Prefectural University

Principal Investigator

村井 耕二  福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (70261097)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Keywordsミトコンドリアゲノム / 花成 / エピジェネティック制御 / コムギ / 細胞質置換
Research Abstract

連続戻し交配によって近縁野生種Aegilops geniculata細胞質(ミトコンドリアゲノム)を導入した細胞質置換コムギ系統は、生育不良を引き起こすことなく、花成(栄養成長から生殖成長への移行)が遅延する。コムギの花成では、AP1/FUL-like MADSボックス転写因子をコードするVRN1遺伝子が中心的な役割を担う。花成促進遺伝子であるVRN1は、その発現をエピジェネティックに抑制されており、低温にあうことによってエピジェネティック状態が変化し、発現レベルが上昇する(春化現象)。本研究では、Ae. geniculata細胞質置換系統において、ミトコンドリア原因遺伝子がVRN1のエピジェネティック発現制御にどのように影響するかを明らかにし、その分子機構に迫る。
<VRN1遺伝子発現およびエピジェネティックス解析>プロモーター領域のDNAメチル化解析、およびヒストン修飾の免疫沈降法(ChIP法)解析により、ミトコンドリアからのMRSにより、春化によるVRN1遺伝子のエピジェネティック抑制の解除が阻止されることが証明された。
<ミトコンドリア原因遺伝子の探索>RNA-seq解析の結果、正常細胞質ミトコンドリアゲノムで春化処理した植物で特異的に発現するミトコンドリア遺伝子(新規orf)を4つ同定した。これらのorfと相同な領域を持つorfが、細胞質置換系統のミトコンドリアゲノムにも見出された。現在私たちは、春化における低温センサーがミトコンドリアに存在し、ミトコンドリアから特異的な遺伝子発現とMRSが生じ、VRN1のエピジェネティック制御に影響を及ぼすとする「ミトコンドリア春化センサー仮説」を提唱している。この仮説は、核と細胞質の不調和によるVRN1のエピジェネティック抑制解除の阻止をうまく説明できる。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Level of VERNALIZATION 1 expression is correlated with earliness in extra early-flowering mutant wheat lines2014

    • Author(s)
      Nishiura, A., Y. Kazama, T. Abe, N. Mizuno, S. Nasuda and K. Murai
    • Journal Title

      Breeding Science

      Volume: 63

    • NAID

      130004690763

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Homeotic genes and the ABCDE model for floral organ formation in wheat2013

    • Author(s)
      Murai, K.
    • Journal Title

      Plants

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 379-395

    • DOI

      10.3390/plants2030379

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a novel homologfor a calmodulin-binding protein that is upregulated in alloplasmic wheat showing pistillody.2013

    • Author(s)
      Yamamoto, M., N. Shitsukawa, M. Yamada, K. Kato, S. Takumi, K. Kawaura, Y. OgiharaandK. Murai
    • Journal Title

      Planta

      Volume: 237 Issue: 4 Pages: 1001-1013

    • DOI

      10.1007/s00425-012-1812-x

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Ppd-1 on the expression of flowering-time genes in vegetative and reproductive growth stages of wheat2012

    • Author(s)
      Kitagawa, S. et al.
    • Journal Title

      Genes and Genetic Systems

      Volume: 87 Pages: 161-168

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 一粒系コムギの極早生突然変異体(extra early-flowering)における花成形質と花成関連遺伝子の発現パターンの解析2013

    • Author(s)
      西浦愛子ら
    • Organizer
      日本育種学会第123回講演会
    • Place of Presentation
      東京農業大学
    • Year and Date
      2013-03-27
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Epigenetic regulation of flowering-time genes controlled by mitochondrial genome2013

    • Author(s)
      Murai, K. and K. Kato
    • Organizer
      Workshop on Molecular Mechanisms Controlling Flower Development
    • Place of Presentation
      Presqu’ile de Giens, Cote d’Azur, France
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞質置換コムギ系統における花成関連遺伝子のエピジェネティック制御に関与するミトコンドリア遺伝子の探索2013

    • Author(s)
      村井耕二, 尾関美穂, 加藤啓介, 北川哲, Yadav Gyawali, 寺地徹
    • Organizer
      日本遺伝学会第85回大会
    • Place of Presentation
      横浜市、慶応義塾大学日吉キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 様々な日本コムギ品種の出穂期および種子稔性に及ぼすAegilops geniculataおよびAe. mutica細胞質の効果2013

    • Author(s)
      村井耕二, 黒坂真素美
    • Organizer
      日本育種学会第124回講演会
    • Place of Presentation
      鹿児島市、鹿児島大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアゲノムによる核遺伝子のエピジェネティック制御 ~細胞質置換コムギにおける花成関連遺伝子~2013

    • Author(s)
      村井耕二
    • Organizer
      第6回北陸合同バイオシンポジウム
    • Place of Presentation
      石川県七尾市、国民宿舎能登小牧台
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアゲノムによる花成促進遺伝子VRN1のエピジェネティック制御2013

    • Author(s)
      村井耕二
    • Organizer
      第8回ムギ類研究会
    • Place of Presentation
      神戸市、神戸大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアゲノムによる花成関連遺伝子のエピジェネティック制御2012

    • Author(s)
      村井耕二
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ「有性生殖におけるゲノム・遺伝子相関」
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2012-12-11
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A large scale mutant panel of wheat developed by heavy-ion beam mutagenesis and its application for genetic research2012

    • Author(s)
      Murai, K. et al.
    • Organizer
      8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2012-10-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] イオンビーム照射による一粒系コムギにおける大規模ミュータントパネルの作成と花成突然変異体のスクリーニング2012

    • Author(s)
      西浦愛子ら
    • Organizer
      日本育種学会第122回講演会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A large-scale mutant panel of einkorn wheat developed by heavy-ion beam mutagenesis and its application for flowering-time mutant screening2012

    • Author(s)
      Murai, K. et al.
    • Organizer
      22th International Triticeae Mapping Initiative Workshop
    • Place of Presentation
      Fargo, North Dakota, USA
    • Year and Date
      2012-06-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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