2019 Fiscal Year Annual Research Report
複二倍体種形成時の受粉・ゲノム安定性に機能する「鍵と鍵穴」因子の解析
| 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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16H06470
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 剛 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
諏訪部 圭太 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | アブラナ科植物 / 雌雄間自他認識システム / 複二倍体種形成 / 生殖隔離 / 給水反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高等植物の生殖過程には、「他の植物種と交雑することなく自らのゲノムを維持するシステム」が存在するとともに、種内の遺伝的多様性を保持する機構である自家不和合性(SI)に雌雄間自他識別システムがあり、これには、リガンド・レセプターという「鍵と鍵穴」が機能している。一方、「鍵と鍵穴」が機能せず、SIを失った複二倍体種も自然界には多く存在する。両親複二倍体種はSIであり、その種から合成した人工複二倍体種もSIを維持するのに対して、栽培化の歴史の中で選抜された自然複二倍体種は自家和合性(SC)に変化している。本研究では、この変化に着目し、倍数性・ゲノム安定性という観点から複二倍体種がSIからSCへと変化できる分子機構に関わる「鍵と鍵穴」を領域内共同研究として展開し、解明することを目的とする。さらに関連した「鍵と鍵穴」分子の機能解析も行う。
本年度は、B. napusの受粉システムの変化を理解するために、トランスクリプトーム解析を行い、特定の不和合性系統の雌ずい側で特異的に発現している遺伝子を同定した。分離世代での遺伝因子探索を行ったが、複雑な分離で多数の因子がB. napusに見られる不和合性に関連していると推定した。一側性不和合性のPUI1に見られる優劣性は花粉そのもの、つまり、配偶体的な制御の可能性を遺伝子発現、遺伝解析から明らかにした。A. kamchaticaのSC化は現存する系統により雌雄のいずれかのS因子の破壊が機能していると推定した。
アウトリーチ活動も行い、50件を超える出前講義等を行い、講義後の手紙に返事を書き、実施した小学校、高校の教員から高い評価を得た。
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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
B. napusの和合性については、トランスクリプトームデータから候補遺伝子を得ることができ、それらがどの様な機能であるかについて検討し、論文としてまとめる方向で進めている。PUI1の対立遺伝子間での優劣性発現が胞子体的に機能していることを遺伝子発現、遺伝学的に明らかにでき、次年度の追試を踏まえ、論文としてまとめることにできた。A. kamchaticaのSC化については、瀬々班との共同研究に発展し、共同の論文としてまとめることとした。これらのことから、研究は順調に推移していると判断した。
アウトリーチ活動については、仙台市教育委員会から感謝状を贈呈され、公式にこうした活動が評価されていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
B. napusの自家和合性の遺伝学的な解析については、分離世代を用いた表現型解析とRAD-seqなどの分子マーカーによる連鎖解析、S遺伝子座上の遺伝子構造を解析する。一側性不和合性については、SUI1のゲノム多様性を明らかにし、PUI1/SUI1の多様性を「鍵と鍵穴」の観点から考察する。また、SP11様遺伝子が花粉管伸長にどの様に関連しているかを、東山班と共同で解析を行う。
また、アウトリーチ活動を20件以上行い、国民への情報発信、社会貢献にも寄与する。
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| Remarks |
今年度は、関連したアウトリーチ活動を72件(3,856人)に対して行い、いずれのところでも盛況であり、次年度以降の継続を要請された。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Genetic and tissue-specific RNA-sequencing analysis of self-compatible mutant TSC28 in Brassica rapa L. toward identification of a novel self-incompatibility factor2019
Author(s)
Masaaki Osaka, Moe Nabemoto, Shunsuke Maeda, Satomi Sakazono, Hiromi Masuko-Suzuki, Kana Ito, Yoshinobu Takada, Issei Kobayashi, Yong Pyo Lim, Mikio Nakazono, Sota Fujii, Kohji Murase, Seiji Takayama, Go Suzuki, Keita Suwabe, Masao Watanabe
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Journal Title
Genes & Genetic Systems
Volume: 94
Pages: 167-176
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Morphological aspect and molecular mechanism of Pollen hydration on pollination in Arabidopsis thaliana.2019
Author(s)
Takada, M., Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
Organizer
4th Edition of Global Conference on Plant Science and Molecular Biology
Int'l Joint Research
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