同一種内異種ゲノムが引き起こすインセスト回避と生殖隔離の分子機構

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Correlative gene system: establishing next-generation genetics
• Project/Area Number: 23113006
• Research Institution: Osaka Kyoiku University
• Principal Investigator: 鈴木 剛 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 諏訪部 圭太 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612) ; 渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 遺伝学 / 高等植物 / インセスト回避 / 生殖隔離 / 低分子RNA / 雄性生殖器官 / 遺伝子機能 / 分子間相互作用

Outline of Annual Research Achievements

本研究組織では、アブラナ科植物の自家不和合性を人為的に制御し、インセスト回避に関わる分子機構を明らかにする。また、自家不和合性に関連した雌雄間の相互作用が同一種内で生殖隔離を生みだしている現象について、これを制御する遺伝子の機能と進化を調べることにより、「遺伝子機能の多様化」との関連を明らかにする。さらに、イネを用いて雄性生殖器官特異的低分子RNAを網羅的に解析することにより、「エピジェネティックな制御」による雌雄間での「ゲノム・遺伝子相関」に関わる分子の相互作用の理解を目指す。平成26年度は、以下の３つのプロジェクトについて、おおむね順調な実験成果を得た。「シロイヌナズナを用いたインセスト回避機構解明」については、ヨーロッパ在来系統について、花粉側SCRA遺伝子に起きている3つの変異のどれが和合性の原因として重要であるかについて、形質転換シロイヌナズナを用いて明らかにした。「同一種内異種ゲノムが引き起こす新規生殖隔離遺伝子の実態解明」に関しては、Brassica rapaのSUI1遺伝子とPUI1遺伝子が種内一側性不和合性を引き起こすことの証明を完了し、レセプター・リガンドシステムが同一種内新規生殖隔離に関わる可能性を示唆した。また、近縁種の塩基配列情報から「Arabidopsis属と分岐した後にBrassica属においてSUI1/PUI1遺伝子座が出現したこと」などが明らかになった。「雌雄ゲノム・遺伝子相関因子の網羅的解析」については、イネ葯のsmall RNAの網羅的解析について、低温処理時の発現量に差がみられたmiRNAの予測標的遺伝子を対象に、5'RACE法による切断確認を行ったところ、6個の予測標的遺伝子のmRNAについて予測標的部位での切断が確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「シロイヌナズナを用いたインセスト回避機構解明」と「同一種内異種ゲノムが引き起こす新規生殖隔離遺伝子の実態解明」については、形質転換体による機能解析が終了し、現在進化関連のデータを出しつつあり、論文発表へ向け最終局面を迎えている。これらはいずれもインパクトのある成果として発表できると考えており、慎重にデータをまとめているところである。「雌雄ゲノム・遺伝子相関因子の網羅的解析」に関しては、機能解析に苦労しているが、分子生物学的なデータは蓄積されつつあり、これについても今後の論文発表が期待される。以上の理由から、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

シロイヌナズナとアブラナでは、相関因子である雌雄因子をセットにして進化的解析を行い、それと機能解析を合わせて投稿論文を準備する。イネの低分子RNA解析では、引き続きターゲットを絞り、ゲノム・遺伝子相関因子に関する遺伝的・エピジェネティック的な制御メカニズムを調べる。これらの研究計画により、最終年度のとりまとめとして、３種類の班内プロジェクトを統合して考察する。具体的には、植物生殖におけるゲノム・遺伝子相関現象について「遺伝子機能の多様化」との関連を多重遺伝子族の進化の観点から明らかにし、低分子RNAに関連した「エピジェネティックな制御」が雌雄間でどのように機能しているのかを理解することを目標とする。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination. (2015)
  • Author(s): Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K. K., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 56 Pages: 663-673
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu209
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plant omics data center: an integrated web repository for interspecies gene expression networks with NLP-based curation. (2015)
  • Author(s): Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Matsumura, H., Sasaki, Y., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yokoyama, K., Yano, K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 56 Pages: e9
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu188
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reduction of gibberellin by low temperature disrupts pollen development in rice. (2014)
  • Author(s): Sakata, T., Oda, S., Tsunaga, Y., Kawagishi-Kobayashi, M., Aya, K., Saeki, K., Endo, T., Nagano, K., Kojima, M., Sakakibara, H., Watanabe, M., Matsuoka, M., and Higashitani, A.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 164 Pages: 2011-2019
  • DOI: 10.1104/pp.113.234401
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Polyamine oxidase 7, a terminal catabolism-type enzyme in Oryza sativa, and is specifically expressed in anthers. (2014)
  • Author(s): Liu, T., Kim, D.-W., Niitsu, M., Maeda, S., Watanabe, M., Kamio, Y., Berberich, T., Kusano, T.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 55 Pages: 1110-1122
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variation in root development response to flooding among 92 soybean lines during early growth stages. (2014)
  • Author(s): Sakazono, S., Nagata, T., Matsuo, R., Kajihara, S., Watanabe, M., Ishimoto, M., Shimomura, S., Harada, K., Takahashi, R., Mochizuki, T.
  • Journal Title: Plant Production Science Volume: 17 Pages: 228-236
  • DOI: org/10.1626/pps.17.228
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification and characterization of LIM gene family in Brassica rapa. (2014)
  • Author(s): Park, J.-I., Ahmed, N. U., Jung, H.-J., Arasan, S. K., Chung, M.-Y., Cho, Y.-G., Watanabe, M., Nou, I.-S.
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 15 Pages: 641
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-641
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 発熱植物ザゼンソウにおけるPEBP遺伝子ファミリーの同定および解析. (2015)
  • Author(s): 稲葉靖子, 増子(鈴木)潤美, 前川春彦, 渡辺正夫, 稲葉丈人
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] 自家不和合性、植物の生殖 (2015)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 山形県立鶴岡南高等学校理数科・SSH理数セミナーI・特別講義
  • Place of Presentation: 鶴岡
  • Year and Date: 2015-03-20
  • Invited
• [Presentation] Plant Omics Data Center (PODC): The Integrated Web Repository for Interspecies Gene Expression Networks. (2015)
  • Author(s): Takano, T., Terashima, T., Ohyanagi, H., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Sasaki, Y., Kobayashi, M., Kudo, T., Asano,S., Saito, M., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yano, K.
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] Practical uses of PODC (Plant Omics Data Center): For discovering new gene association in expression data and NLP-based knowledge data. (2015)
  • Author(s): Asano, S., Takano, T., Terashima, S., M., Kobayashi, Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Kudo, T., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] Data mining in Plant Omics Data Center: A case of molecular chaperone and protein disulfide isomerase genes. (2015)
  • Author(s): Kudo, K., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] Comparative analysis of self-incompatibility factors in genus Arabidopsis. (2015)
  • Author(s): Matsushima, M., Matsuda, T., Nagasaka, K., Hoshiai, C., Narita, S., Nabemoto, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Yano, K., Shimizu, K.K., Takayama, S., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 春夏野菜の管理と雌雄性植物について (2015)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 愛媛県立今治南高等学校・園芸クリエイト科
  • Place of Presentation: 今治
  • Year and Date: 2015-02-16
  • Invited
• [Presentation] The effect of helium plasma-treatment during pollination of Brassica species. (2015)
  • Author(s): Nabemoto, M., Ichinoseki, R., Sato, M., Tanno, C., Masuko-Suzuki, H., Sakazono, S., Suwabe, K., Suzuki, G., Ito, Y., Hidema, J., Takahashi, K., Ando, A., Watanabe, M.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Data mining in Plant Omics Data Center suggests conserved gene expression networks of molecular chaperone and protein disulfide isomerase genes in different organs. (2015)
  • Author(s): Kudo, T, Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., YokoyamaK., K., Aya, Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Comparative transcriptome analysis between pre- and post-pollination in Arabidposis thaliana. (2015)
  • Author(s): Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Mikako Sone, Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K.K., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] Establishment of Dynamic Imaging of Pollination in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • Author(s): Matsushima, M., Ando, M., Matsuda, T., Nabemoto, M., Sone, M., Hiroi, K., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXIII
  • Place of Presentation: San Diego, CA, USA
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [Presentation] バナナからDNAをとろう (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: ふくしまサイエンススクールコミュニティーサイエンスフェア
  • Place of Presentation: 福島
  • Year and Date: 2014-12-14
  • Invited
• [Presentation] 高校での課題研究が、大学・大学院での研究につながる (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 青森県立五所川原高等学校・理数科講演会
  • Place of Presentation: 五所川原
  • Year and Date: 2014-12-12
  • Invited
• [Presentation] プラズマ処理がBrassica rapaの受粉反応に及ぼす影響. (2014)
  • Author(s): 辺本萌, 一ノ関留奈, 佐藤真由, 丹野ちぐさ, 増子(鈴木)潤美, 坂園聡美, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 伊藤幸博, 日出間純, 高橋和貴, 安藤晃, 渡辺正夫
  • Organizer: 第24回日本MRS年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-12-11
• [Presentation] サイエンスリサーチ (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 兵庫県立豊岡高等学校SSH
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-23
  • Invited
• [Presentation] CA Plot Viewer and Plant Omics Data Center: A GUI-based Tool for Gene Expression Network Construction and an Integrated Web Repository for Interspecies Gene Expression Networks with NLP-based Curation. (2014)
  • Author(s): Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki,S., Kudo, T., Matsumura, H., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Aoki, K., Kubo, Y., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yano, K.
  • Organizer: The 12th International Symposimu on Rice Functional Genomics
  • Place of Presentation: Tucson, USA
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] プラズマ処理が受粉反応に及ぼす影響. (2014)
  • Author(s): 辺本萌, 一ノ関留奈, 佐藤真由, 丹野ちぐさ, 増子(鈴木)潤美, 坂園聡美, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 伊藤幸博, 日出間純, 高橋和貴, 安藤晃, 渡辺正夫
  • Organizer: 第9回東北育種研究集会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2014-11-15
• [Presentation] 遺伝子発現ネットワークの種間比較を実現する植物オミクス統合データベースPODCを用いたデータマイニング例. (2014)
  • Author(s): 工藤徹，高野知之，寺島伸，小林正明，森本恭子，菅野真麻，鐘ヶ江弘美，尾崎崇一，松村駿斗，佐々木 陽平，齋藤美沙，浅野さとみ，横山幸治，安益公一朗，諏訪部圭太，鈴木剛，青木考，久保康隆，渡辺正夫，松岡信，大柳一，矢野健太郎
  • Organizer: 第11回日本ナス科コンソシアム年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] PODC活用例；トマトの遺伝子発現情報に基づくゲノム遺伝子相関の解明に向けて. (2014)
  • Author(s): 浅野さとみ，高野知之，寺島伸，小林正明，森本恭子，菅野真麻，鐘ヶ江弘美，尾崎崇一，工藤徹，佐々木 陽平，齋藤美沙，横山幸治，安益公一朗，諏訪部圭太，鈴木剛，青木考，久保康隆，渡辺正夫，松岡信，大柳一，矢野健太郎
  • Organizer: 第11回日本ナス科コンソシアム年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-10-25
• [Presentation] ラン科植物Rhynchostylis属とNeofinetia属の細胞遺伝学的解析のためのBACライブラリー構築. (2014)
  • Author(s): 松葉篤，藤井美樹，鈴木剛，山本真紀，向井康比己
  • Organizer: 染色体学会第65回年会
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2014-10-24 – 2014-10-25
• [Presentation] 遺伝子発現ネットワークの種間比較と高信頼度アノテーションの統合データベースPODC. (2014)
  • Author(s): 高野知之, 寺島伸, 小林正明, 佐々木陽平, 松村駿人, 森本恭子, 菅野真麻, 千葉洋, 多田欣史, 清水顕史, 安益公一郎, 松岡信, 渡辺正夫, 諏訪部圭太, 矢野健太郎
  • Organizer: 第126回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 都城
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Presentation] SSH課題研究を始めるに当たって・課題研究指導・ワタナベセッッション (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 岡山県立倉敷天城中学校・SSH特別講義
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] 農学・生命科学入門--アブラナ科植物の自家不和合性と研究者への道-- (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 愛媛県立今治西高等学校・大学出張講義
  • Place of Presentation: 今治
  • Year and Date: 2014-09-24
  • Invited
• [Presentation] 遺伝子発現ネットワークの種間比較と高信頼度アノテーションの統合データベース構築. (2014)
  • Author(s): 高野知之, 寺島伸, 小林正明, 佐々木陽平, 松村駿人, 森本恭子, 菅野真麻, 千葉洋, 多田欣史, 清水顕史, 安益公一朗, 松岡信, 渡辺正夫, 諏訪部圭太, 矢野健太郎
  • Organizer: 第32回日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [Presentation] 植物の品種改良～毎日の食卓を見る眼が変わる～ (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 平成26年みやぎ県民大学
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-08-19
  • Invited
• [Presentation] 花を解剖してみよう (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 夏休み大学探検2014(第13回サイエンス・スクール)
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-07-24
  • Invited
• [Presentation] スタディツアー (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 宮城県仙台二華中学校
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-07-11
  • Invited
• [Presentation] 農学・生命科学系大学教授から見た高校生の進路選択へのアドバイス (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 大阪府立天王寺高等学校・SSH天高アカデメイア
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-06-21
  • Invited
• [Presentation] キャベツとブロッコリー (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 今治市立桜井小学校
  • Place of Presentation: 今治
  • Year and Date: 2014-06-12
  • Invited
• [Presentation] Cell type-specific RNA sequencing of papilla cell, a surface cell of pistil, by a combination of laser microdissection and next generation sequencing technologies. (2014)
  • Author(s): Suwabe, K.
  • Organizer: The 2nd Plant Genomics Congress
  • Place of Presentation: London, UK
  • Year and Date: 2014-05-12 – 2014-05-13
  • Invited
• [Presentation] 農学・生命科学入門 (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 石川県立金沢泉丘高等学校・SSH特別講義
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2014-05-10
  • Invited
• [Presentation] キャベツとブロッコリー--何が同じで何が違うの???-- (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 小松市立中海小学校・出前講義
  • Place of Presentation: 小松
  • Year and Date: 2014-04-17
  • Invited
• [Presentation] レインボーフラワーの仕組みの解析 (2014)
  • Author(s): 渡辺正夫
  • Organizer: 石川県立小松高等学校生物部・実験研究指導
  • Place of Presentation: 小松
  • Year and Date: 2014-04-15
  • Invited
• [Remarks] 【大阪教育大】鈴木班アーカイブ｜研究経過報告｜新学術領域｜ゲノム・遺伝子相関
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/suzuki/