2017 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初期受粉過程における種間障壁の実体解明を目的として、研究実施計画に記載した以下の3項目について研究を進めた。
１） アブラナ科植物の花粉－乳頭細胞間で機能する種間障壁の実体解明：昨年度作出した和合シグナル検出系を利用して、目的とする花粉因子を遺伝学的に探索した。変異原処理して得たシロイヌナズナのM2後代2,700個体の花粉をスクリーニングした結果、レポーター遺伝子の発現誘導能が有意に低下した変異株を7株同定することができた。これらの株について野生株と戻し交雑を行って得たF2後代の花粉を再度本系により解析し、和合反応に明確な異常を示す変異個体をバルク化し、次世代シーケンサーに供し原因遺伝子の絞り込みを行った。
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による網羅的解明：アブラナ科植物Malcolmia littoreaの花粉のシロイヌナズナ野生系統の雌ずいに対する多様な不和合性度合いを指標としてGWAS解析を行った結果、第4染色体上に有意な関連シグナルを検出した。本年度は、当該ゲノム領域に着目し、発現解析やアリル解析などを通じて相関候補遺伝子の絞り込みを行い、4回膜貫通ドメインを持つタンパク質をコードする遺伝子を有力候補として抽出した。
３） 一側性の不和合性の実体解明：ナス科・バラ科植物においては、自家不和合性の雌ずい因子S-RNaseと花粉因子SLF複合体との不一致が一側性の不和合に関与することが示唆されている。この一側性不和合性の障壁を打破することを目的に、雌S-RNaseとSLF複合体の相互作用を測定しうる系の確立を進めた。また、渡辺班と協力してアブラナ科植物Brassica rapaの一側性の種内不和合性について解析し、自家不和合性遺伝子の重複遺伝子に由来するSP11様タンパク質とSRK様タンパク質の相互作用が本不和合反応を引き起こしていることを明らかにした。
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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
当初計画した３つの研究実施計画は、すべて順調に進展している。特に、2番目の「初期受粉過程で機能する種間障壁の全ゲノム関連解析による網羅的解明」において、アブラナ科植物の種間障壁として機能することが期待される新規分子を特定できた点は重要と考える。また、渡辺班との領域内共同研究において、アブラナ科植物の自家不和合性因子と相同な因子が、一側性不和合性に関わる可能性を示せた点は、研究実施計画にないプラスアルファの成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初期受粉過程における種間障壁の実体解明を目的として、研究実施計画に記載した以下3項目についてさらに研究を進める。
１） アブラナ科植物の花粉－乳頭細胞間で機能する種間障壁の実体解明：得られた7変異株について原因遺伝子を絞り込み、タグライン解析や相補試験等により原因遺伝子を特定する。さらに、当該遺伝子と和合シグナルの関連性を分子生物学的あるいは生化学的に解析していく。
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による網羅的解明：同定した種間障壁候補分子の機能を分子生物学的あるいは生化学的に解析していく。さらに、本分子と相互作用すると予測される花粉側の分子の解明にも着手する。
３） 一側性の不和合性の実体解明：雌ずい因子S-RNaseと花粉因子SLF間の相互作用を簡便に検出しうる系の確立を目指す。また、渡辺班と協力してアブラナ科の一側性不和合性にに関与するSP11様タンパク質とSRK様タンパク質の相互作用機構をホモロジーモデリングの手法を用いて解析する。
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[Presentation] A 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.
Organizer
Cold Spring Harbor Asia Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Structural basis of the self-recognition in Brassica self-incompatibility2017
Author(s)
Masaka, C., Murase, K., Mori, T., Xiao, L., Hirano, Y., Shimosato-Asano, H., Takada, Y., Watanabe, M., Isogai, A., Hakoshima, T., Takayama, S.
Organizer
Taiwan Japan Plant Biology 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification of sex-determination gene 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.
Organizer
Taiwan Japan Plant Biology 2017
Int'l Joint Research
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