2010 Fiscal Year Annual Research Report
受粉反応時に「ゲノム障壁」を誘起する花粉・柱頭因子の分子遺伝学的解析
| Project Area | Genome Barriers in Plant Reproduction |
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| Project/Area Number |
18075003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡辺 正夫 東北大学, 大学院・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, 准教授 (10314444)
諏訪部 圭太 三重大学, 大学院・生物資源学研究科, 准教授 (50451612)
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| Keywords | 高等植物 / ゲノム障壁 / 新規不和合性 / 花粉-柱頭相互作用 / 遺伝子破壊系統 / 表現型 / 遺伝子発現 / 分子マーカー |
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| Research Abstract |
一側性不和合性(UI)と自家不和合性(SI)の反応機構の関連を調査するため、SI下流因子であるMLPK突然変異体を用いた遺伝分析を行ったところ、mlpkをホモに持つ個体において、UIの打破がみられた。よって、UIとSIは下流因子を共通に使用していることを明らかにした。柱頭側一側性不和合性因子(SUI因子)の近傍マーカー付近を、昨年度から順次公開されているBrassicaゲノム情報をもちいて解析したところ、SUI因子、花粉側因子(PUI因子)の有力な候補遺伝子をそれぞれ見いだした。さらに両候補因子の発現解析を行ったところ、SUI候補遺伝子は柱頭で、PUI候補遺伝子は葯での特異的な発現が認められた。アブラナ科自家不和合性は、雌雄ずい自他認識因子SRK・SP11/SCRにより誘起される。モデル植物シロイヌナズナCo1-0はこれら両因子が突然変異することにより本機構を失っているが、世界各地のエコタイプ解析により、その原因は雄ずい側因子SP11/SCRにおける突然変異(逆位)に起因し、その変異は～41万年前にヨーロッパ中央部で起きたことを突き止めた。また、その変異を修復した正常型SP11/SCRを特定のエコタイプに遺伝子導入することでシロイヌナズナの自家不和合性を復活させることに成功した。植物に対する高温処理により花粉不稔が生じることは、環境変動によるゲノム障壁の1つである。この分子メカニズムを解明し、葯特異的オーキシン合成遺伝子YUCCAの発現が低下していた。そこで、オーキシン散布により、花粉不稔を稔性のある状態に戻すことに世界ではじめて成功した。この技術は、単子葉、素子様でも応用可能で、様々な作物に適応できると考えられる。次世代シーケンサーを用いて花粉発達各ステージ(減数分裂期・四分子期・2細胞性花粉期・3細胞性花粉期)葯からsmallRNAを単離し、各ステージから260万～500万個の新規smallRNA候補を単離した。バイオインフォマティックス解析により花粉発達に沿った発現プロファイルを構築した。
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[Journal Article] Auxin depletion in barley plants under high temperature conditions represses DNA proliferation in organelles and nuclei via transcriptional alterations2010
Author(s)
Oshino, T., Miura, S., Kikuchi, S., Hamada, K., Yano, K., Watanabe, M., and Higashitani, A.
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Journal Title
Plant Cell Environ.
Volume: 34
Pages: 284-290
Peer Reviewed
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[Journal Article] Trans-acting small RNA determines dominance relationships in Brassica self-incompatibility2010
Author(s)
Tarutani, Y., Shiba, H., Iwano, M., Kakizaki, T., Suzuki, G, Watanabe, M., Isogai, A., and Takayama, S.
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Journal Title
Nature
Volume: 466
Pages: 983-986
Peer Reviewed
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[Journal Article] Evolution of self-compatibility in Arabidopsis by a mutation in the male specificity gene2010
Author(s)
Tsuchimatsu, T., Suwabe, K., Shimizu-hiatsugi, R., Isokawa, S., Pavlidis, P., Stadler, T., Suzuki, G, Takayama, S., Watanabe, M., and Shimizu, K. K.
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Journal Title
Nature
Volume: 464
Pages: 1342-1346
Peer Reviewed
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[Presentation] Evolution of self-compatibility in Arabidopsis by a mutation in the male specificity gene2010
Author(s)
Tsuchimatsu, T., Suwabe. K., Shimizu-Inatsugi, R, Isokawa, S., Pavlidis, P., Stadler, T., Suzuki. G. Takayama, S., Watanabe. M., And Shimizu, K. K.
Organizer
Evolution 2010
Place of Presentation
Oregon, USA
Year and Date
20100625-29
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