2016 Fiscal Year Annual Research Report
| 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 |
16H06467
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高山 誠司 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70273836)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 植物 / シグナル伝達 / 生理学 / 生殖 / 受精 / 種間不和合性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 花粉－乳頭細胞間で機能する種間障壁の実体解明
従来の研究により、花粉表層には同種の雌ずい乳頭細胞に働きかけて水の供給等を促す和合シグナルが存在することを見出してきた。本年度は本シグナル分子の実体を明らかにすることを目的として、和合受粉時に乳頭細胞で発現誘導される遺伝子のプロモーターにルシフェラーゼ遺伝子を連結してシロイヌナズナに導入することで、和合受粉により雌ずいが発光するレポーター系統を作出した。本系統では受粉した花粉の量に依存して発光量が変化することから、簡易的、非破壊的かつ半定量的に和合シグナルを検出できる系を確立することが出来た。
2) 初期受粉過程で機能する種間障壁の全ゲノム関連解析
複数のシロイヌナズナ野生系統とアブラナ科の近縁種との間で交雑を行い、アニリンブルー染色により花粉管の雌ずいへの侵入程度を観察したところ、野生系統間で大きなばらつきが認められ、種間和合性に遺伝的多様性があることが期待された。そこで、花粉管の侵入程度を指標として多数の野生系統を対象にGWAS解析を行った。その結果、シロイヌナズナの雌ずいにサンドストックの花粉を交雑して得た解析データにおいて明確な関連シグナルが検出され、種間障壁の実体を同定する手掛かりを得ることが出来た。
3) 一側性の種間障壁の実態解明
ナス科植物種間の一側性不和合性において機能している可能性がある自家不和合性の花粉因子ユビキチンリガーゼ複合体の構成因子を明らかにして報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初期受粉過程における種間障壁の実体解明に向けて、掲げた3つの実施項目についていずれも計画通り順調に研究が進展している。1）では花粉ー乳頭細胞間で機能する種間障壁の探索の鍵を握る「同種シグナル」の簡易検出系の確立に成功した。2）ではシロイヌナズナ野生種と一つの近縁種間の種間和合性に着目したGWAS解析において、種間不和合性に関わると推定される遺伝子座の検出に成功した。3）ではナス科植物の一側性不和合性の鍵を握ると推定される花粉因子複合体の構成因子をペチュニアにおいて明らかにし報告することができた。いずれも今後の研究遂行のための重要な基盤となることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 花粉－乳頭細胞間で機能する種間障壁の実体解明
確立した花粉ー乳頭細胞間で機能する「同種シグナル」の簡易検出系の有効性を花粉表層物質等に変異を持つ株を利用して確認すると共に、本系を利用して生化学的あるいは遺伝学的に本シグナルの探索を進める。
2) 初期受粉過程で機能する種間障壁の全ゲノム関連解析
シロイヌナズナ野生種や近縁種の数を増やしてGWAS解析を継続すると共に、有意な相関シグナルについては原因遺伝子の特定作業を進める。
3) 一側性の種間障壁の実態解明
ナス科、バラ科植物における一側性不和合性の要因と推測される自家不和合性の花粉因子と雌ずい因子間の不適合を検証するために、両因子の発現系の構築を行う。
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[Journal Article] Complex dominance hierarchy controlled by polymorphism of small RNAs and their targets2017
Author(s)
Yasuda S, Wada Y, Kakizaki T, Tarutani Y, Miura-Uno E, Murase K, Fujii S, Hioki T, Shimoda T, Takada Y, Shiba H, Takasaki-Yasuda T, Suzuki G, Watanabe M, Takayama S
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 3
Pages: 16206
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] MYB transcription factor gene involved in sex determination in Asparagus officinalis2017
Author(s)
Murase K, Shigenobu S, Fujii S, Ueda K, Murata T, Sakamoto A, Wada Y, Yamaguchi K, Osakabe Y, Osakabe K, Kanno A, Ozaki Y, Takayama S
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Journal Title
Genes Cells
Volume: 22
Pages: 115-123
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Identification of reference genes for quantitative expression analysis using large-scale RNA-seq data of Arabidopsis thaliana and model crop plants2016
Author(s)
Kudo T, Sasaki Y, Terashima S, Matsuda-Imai N, Takano T, Saito M, Kanno M, Ozaki S, Suwabe K, Suzuki G, Watanabe M, Matsuoka M, Takayama S, Yano K
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Journal Title
Genes Genet. Syst.
Volume: 91
Pages: 111-125
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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