2020 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、Brassica napusにおける受粉システムの変化を理解するために、表現型と連鎖したゲノムマーカーを単離し、ゲノム構造から制御因子の単離を試みた。しかしながら、個体毎で異なるマーカーが連動し、単純な遺伝現象で説明することはできない不和合性であることが推定できた。日本系統のB. rapaの解析から、一側性不和合性のSUI1は機能型の遺伝子とdominant-negativeな制御をしていると思える遺伝子を単離できた。また、花粉側のPUI1については対立遺伝子によって、遺伝子重複した系統があることを見いだした。SP11様遺伝子に対応する受容体キナーゼの受容体領域との結合を検証し、特異的な結合であり、花粉管伸長に寄与していると考えられた。
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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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
今年度はコロナ禍ではあるが、リモートでのアウトリーチ活動を40件(1,918人)に対して行い、いずれも盛況であった。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Two aquaporins, SIP1;1 and PIP1;2, mediate water transport for pollen hydration in the Arabidpsis pistil.2021
Author(s)
Windari, E. A., Ando, M., Mizoguchi, Y., Shimada, H., Ohira, K., Kagaya, Y., Higashiyama, T., Takayama, S., Watanabe, M., and Suwabe, K.
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Journal Title
Plant Biotechnol.
Volume: 38
Pages: 77-87
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Characterization of self-incompatible Brassica napus lines lacking SP11 expression.2020
Author(s)
Okamoto, T., Okamoto, M., Hikichi, E., Ogawa, M., Takada, Y., Suzuki, G., Takayama, S., and Watanabe, M.
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Journal Title
Genes Genet. Syst.
Volume: 95
Pages: 111-118
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Double-locking mechanism of self-compatibility in Arabidopsis thaliana: the synergistic effect of transcriptional depression and disruption of coding region in the male specificity gene.2020
Author(s)
Suwabe, K., Nagasaka, K., Windari, E. A., Hoshino, C., Ota, T., Takada, M., Kitazumi, A., Masuko-Suzuki, H., Kagaya, Y., Yano, K., Tsuchimatsu, T., Shimizu, K. K., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
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Journal Title
Front. Plant Sci.
Volume: 11
Pages: 576140
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Mechanism of self/nonself- discrimination in Brassica self-incompatibility.2020
Author(s)
Murase, K., Moriwaki, Y., Mori, T., Xiao, L., Masako, C., Takada, Y., Maesaki, R., Mishima, M., Fujii, S., Hirano, Y., Kawabe, Z., Nagata, K., Terada, T., Suzuki, G., Watanabe, M., Shimizu, K., Hakoshima, T., and Takayama, S.
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 11
Pages: 4916
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Nagaharu U.2020
Author(s)
Watanabe, M., Suzuki, G., Endo, M., Park, J.-I., Masuko-Suzuki, H., and Nonomura, K.
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Journal Title
Chromosome Sci.
Volume: 23
Pages: 15-16
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] 屋久島ハマダイコンの自然集団におけるS対立遺伝子の空間的遺伝構造の解析2021
Author(s)
福島和紀, 鹿股とほこ, 金あおい, 増子(鈴木)潤美, 伊藤加奈, 尾形定義, 高田美信, 小松原幸弘, 中村幹, 渡邉卓実, 小泉沙織, 讃岐斉, Jong-In Park, 新倉聡, 諏訪部圭太, 藤井壮太, 村瀬浩司, 高山誠司, 鈴木剛, 渡辺正夫
Organizer
日本育種学会 第139回講演会
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[Presentation] 屋久島のハマダイコン野生集団における自家不和合性雌側因子SRKアリルの遺伝的多様性2020
Author(s)
福島和紀, 鹿股とほこ, 金あおい, 増子(鈴木)潤美, 高田美信, 尾形定義, 小松原幸弘, 中村幹, 渡邉卓実, 小泉沙織, 讃岐斉, Jong-In Park, 新倉聡, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 渡辺正夫
Organizer
第43回日本分子生物学会年会
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