生物の生き残り戦略にみられる表現型可塑性を生み出すゲノム遺伝子相関の解明

• Project Area: Correlative gene system: establishing next-generation genetics
• Project/Area Number: 26113709
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 金岡 雅浩 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (10467277)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000); Fiscal Year 2015: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2014: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
• Keywords: ゲノム / 遺伝子 / 環境応答 / 配偶体 / 気孔 / ゲノム遺伝子相関 / 表現型可塑性

Outline of Annual Research Achievements

(1) 自家和合性の進化にみられる共通パターン
有性生殖のとくに自家不和合性反応では、雄と雌の利害対立とゲノム相関が重要な役割を果たす。新学術領域での共同研究の成果により、多くの自然種で繰り返して、雄特異性因子の変異で自家和合性が進化したことなど、適応進化での分子レベルでの法則性がみえてきた。これらについて、自殖についての総説を執筆した。現在、高山研究室との共同研究で、倍数体が自家和合性になるためにエピジェネティックな制御が重要である可能性の研究を進めている。
(2) 異質倍数体での両親ゲノムの組み合わせ
異質倍数体は、両親種のゲノムが組み合わさっており、ゲノム相関の解析のモデル系だが、これまで倍数体ゲノムの複雑さのためにほとんど解析が進んでいなかった。そこで、RNA-seq手法HomeoRoqを開発し、シロイヌナズナ属異質倍数体ミヤマハタザオの解析を進めている。ミヤマハタザオは片親ハクサンハタザオから重金属蓄積能を、もう片親のセイヨウミヤマハタザオから低温応答を受け継いで組み合わせてジェネラリストになることで分布域を拡大したことが示唆された。一方、これらのストレス応答遺伝子は異質倍数体では親の半分程度に下がっており、倍数体であることの代償（トレードオフ）のためにスペシャリストである親と競争しても勝てないことが示唆された。カルダミネ属植物C. amaraとC. hirsuta、およびそれらを両親種とする異質倍数体種C. flexuaosaにおいて、環境に応答して発現パターンの変わる遺伝子を網羅的に探索した。シロイヌナズナで孔辺細胞の大きさを制御するMPK12を調べたところ、C. amaraとC. hirsutaでリン酸化されると予測される部位に多型があり、C. flexuosaはどちらのホメオログも保持していた。またC. hirsutaタイプのMPK12がシロイヌナズナのmpk12変異体をより相補することがわかった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] チューリッヒ大学(スイス)
• [Journal Article] Hybridization of powdery mildew strains gives raise to pathogens on novel agricultural crop species (2016)
  • Author(s): Menardo F, Praz C, Wyder S, Ben-David R, Bourras SA, Matsumae H, McNally KE, Parlange, F, Riba A, Roffler S, Schaefer LK, Shimizu KK, Valenti L, Zbinden H, Wicker T, Keller B.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 48 Issue: 2 Pages: 201-205
  • DOI: 10.1038/ng.3485
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Peptide signaling in pollen tube guidance (2015)
  • Author(s): MM Kanaoka, T Higashiyama
  • Journal Title: Current opinion in plant biology Volume: 28 Pages: 127-136
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2015.10.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Apoplastic ROS production upon pollination by RbohH and RbohJ in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): 1)Kaya H, Iwano M, Takeda S, Kanaoka MM, Kimura S, Higashiyama T, Abe M, Kuchitsu K.
  • Journal Title: Plant Signaling Behavior Volume: 0 Issue: 2 Pages: 0-0
  • DOI: 10.4161/15592324.2014.989050
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ca2+-Activated Reactive Oxygen Species Production by Arabidopsis RbohH and RbohJ Is Essential for Proper Pollen Tube Tip Growth (2014)
  • Author(s): Kaya H, Nakajima R, Iwano M, Kanaoka MM, Kimura S, Takeda S, Kawarazaki T, Senzaki E, Hamamura Y, Higashiyama T, Takayama S, Abe M, Kuchitsu K.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 26 Pages: 1069-1080
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pollen-pistil interactions in reproductive interference: comparisons of heterospecific pollen tube growth from alien species between two native Taraxacum species (2013)
  • Author(s): Nishida S., M. M. Kanaoka, Y. Hashimoto, K-I. Takakura, T. Nishida
  • Journal Title: Functional Ecology Volume: 28 Issue: 2 Pages: 450-457
  • DOI: 10.1111/1365-2435.12165
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 花粉管ガイダンスを制御する分泌因子 (2016)
  • Author(s): 金岡雅浩、東山哲也
  • Organizer: 第57回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-19
  • Invited
• [Presentation] Phenotypic plasticity in relation to water environment in allotetraploid Cardamine flexuosa (2015)
  • Author(s): 金岡雅浩
  • Organizer: 日本進化学会第17回大会
  • Place of Presentation: 中央大学
  • Year and Date: 2015-08-21
  • Invited
• [Presentation] Phenotypic plasticity of allotetraploid Cardamine flexosa in relation to water environment (2015)
  • Author(s): 金岡雅浩
  • Organizer: 国際シンポジウム"Establishing Next-Generation Genetics"
  • Place of Presentation: 奈良春日野国際フォーラム 甍 ～I・RA・KA～（旧名称：奈良県新公会 堂）
  • Year and Date: 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamics of stomatal behaviors and transcriptome in relation to environmental changes in Cardamine allotetraploid species (2014)
  • Author(s): Kanaoka, M.M
  • Organizer: Kyoto–Zurich Plant Workshop
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-12-22
  • Invited
• [Presentation] Sporophytic and gametophytic control of pollen tube guidance by secreted molecules (2014)
  • Author(s): Kanaoka MM
  • Organizer: 38th Naito Conference
  • Place of Presentation: シャトレーゼ札幌
  • Year and Date: 2014-10-08
• [Presentation] Identification of a novel pollen tube attractant in Torenia fournieri (2014)
  • Author(s): Kanaoka MM
  • Organizer: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium 2014
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-09
  • Invited
• [Presentation] Pollen Tube-in-a-Chip: A microfluidic devise for quantitative analysis of pollen tube guidance (2014)
  • Author(s): Kanaoka M, Horade M, Kuzuya M, Higashiyama T, Kaji N
  • Organizer: 23rd International Conference on Sexual Plant Reproduction, Porto, Portugal
  • Place of Presentation: Porto, Portugal
  • Year and Date: 2014-07-14
• [Book] 授業でそのまま使える最新高校生物解説書（岡田清孝、町田泰則 編） (2014)
  • Author(s): 金岡雅浩
  • Total Pages: 112
  • Publisher: 講談社サイエンティフィック
• [Book] Pollen tube guidance toward the ovule (in Atlas of Plant Cell Structure) (2014)
  • Author(s): Kanaoka, MM
  • Total Pages: 202
  • Publisher: Springer
• [Book] Protoplasts from plant female gametophytes (in Atlas of Plant Cell Structure) (2014)
  • Author(s): Kanaoka, MM
  • Total Pages: 202
  • Publisher: Springer