Molecular genetic dissection of pollen-pistil interactions, causinga genome barrier in higher plants

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Genome Barriers in Plant Reproduction
• Project/Area Number: 18075003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: WATANABE Masao Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90240522)
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: 高等植物 / ゲノム障壁 / 自他識別 / 受粉反応 / 進化 / 遺伝子破壊系統 / 情報伝達

Research Abstract

高等植物では、同種の自家花粉・他家花粉の他にも異種など様々な花粉が柱頭上に受粉される。自家不和合性植物では、同種異株の他家花粉で受精する。つまり、その柱頭上では、自己に加えて異種など異なるゲノム構成の花粉を排除する「ゲノム障壁」が存在するが、実体は明らかになっていない。
申請者は同種、異なるS遺伝子型であるが、不和合性反応を示す植物を同定した。これは、同種のものが異種に分化する過程、つまり、現在進行形で「ゲノム障壁」が構築されつつあると考え、この現象を制御する遺伝子を解析する。さらに、申請者は生殖器官特異的遺伝子を網羅的に解析した過程で、花粉と柱頭間の「ゲノム障壁」を誘起する分子の候補を単離した。そこで、本申請では、こうした遺伝子の機能を先の現象と絡め、受粉反応時に「ゲノム障壁」を誘起する遺伝子の実体解明を行うことを目的とする。

Research Products

• [Journal Article] Separated transcriptomes of male gametophyte and tapetum in rice: validity of a laser microdissection (LM) microarray (2008)
  • Author(s): Suwabe, K., Suzuki, G., Takahashi, H., Shiono, K., Endo, M., Yano, Y., Fujita, M., Masuko, M., Saito, H., Fujioka, T., Kaneko, F., Kazama, T., Mizuta, Y., Kawagishi-Kobayashi, Tsutsumi, N., Kurata, N., Nakazono, M., and Watanabe, M.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 49 Pages: 1407-1416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the SP11/SCR high-affinity binding site involved in self/nonself recognition in Brassica self-incompatibility. (2007)
  • Author(s): Shimosato, H., Shiba, H., Iwano, M., T. Entani, Che, F.-S., Watanabe, M., Isogai, A., and Takayama, S.
  • Journal Title: Plant Cell 19 Pages: 107-117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gibberellin regulates pollen viability and pollen tube growth in rice. (2007)
  • Author(s): Chhun, T., Aya, K., Asano, K., Yamamoto, E., Mrinaka, Y., Watanabe, M., Kitano, H., Ashikari, M., Matsuoka, M., and Ueguchi-Tanaka, M.
  • Journal Title: Plant Cell 19 Pages: 3876-3888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dominance relationships between self-incompatibility alleles controlled by DNA methylation. (2006)
  • Author(s): Shiba, H., Kakizaki, T., Iwano, M., Tarutani, Y., Watanabe, M., Isogai, A., and Takayama, S.
  • Journal Title: Nature Genet. 38 Pages: 297-299
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative analysis of the S-intergenic region in the class-II S haplotypes of self-incompatible Brassica rapa (syn. campestris) (2006)
  • Author(s): Kakizaki, T., Takada, Y., Fujioka, T., Suzuki, G., Satta, Y., Shiba, H., Isogai, A., Takayama, S., and Watanabe, M.
  • Journal Title: Genes Genet. Syst. 81 Pages: 63-67
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Separated transcriptomes of male gametophyte and tapetum in rice: validity of a laser microdissection (LM) microarray (2009)
  • Author(s): Suwabe, K., Suzuki, G., Nakozono, M., Yano, K., Hobo, T., Aya, K., Masuko, H., Miyano, M., Fujioka, T., Kaneko, F., Tsutsumi, N., Kurata, N., Matsuoka, M., and Watanabe, M.
  • Organizer: Plant and Animal Genome 2009
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 20090108-13
• [Presentation] Recent topics of self-incompatibility research in Brassica species. (2008)
  • Author(s): Watanabe, M., Takada, Y., Suwabe, K., Isokawa, S., Suzuki, G., Shiba, S., Isogai, A., and Takayama, S.
  • Organizer: The symposium for the Opening Ceremony of CMRC.
  • Place of Presentation: Daejeon, Korea
  • Year and Date: 2008-02-19
• [Book] Chapter 7 "Milestones identifying self-incompatibility genes in Brassica species: From old stories to new findings", In "Self-incompatibility in Flowering Plants - Evolution, Diversity, and Mechanisms" (Ed.: V. E. Franklin-Tong) (2008)
  • Author(s): Watanabe, M., Suzuki, G., and Takayama, S.
  • Total Pages: 151-172
  • Publisher: Springer
• [Book] 自家不和合性", In "分子細胞生物学辞典 (2008)
  • Author(s): 渡辺正夫, 鈴木剛, 高山誠司
  • Total Pages: 399-400
  • Publisher: 東京化学同人
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/project.html
• [Remarks] アウトリーチ活動(計62件)SSH指定校をはじめ、小中高、社会人に至るまで多くの出前講義を行った。リピーターも多いことから、おおむね高い評価を得ている。
• [Patent(Industrial Property Rights)] イネ科植物の雄性不稔を回復させる方法及び雄性不稔回復剤 (2009)
  • Inventor(s): 東谷篤志, 阪田忠, 渡辺正夫
  • Industrial Property Rights Holder: 東谷篤志, 阪田忠, 渡辺正夫
  • Industrial Property Number: 特許特願2009-002354
  • Filing Date: 2009-01-17
  • Overseas