Commonality and diversity of downstream genes between Brassica self-incompatiblity and plant-pathogen interaction

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H04854
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 自家不和合性 / アブラナ科植物 / 耐病性 / QTL解析 / 情報伝達 / 遺伝学 / 育種学 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

アブラナ科植物の自家不和合性研究では、S遺伝子機能解析に主眼が置かれ、S遺伝子の実態解明が行われてきた。一方で、SRK、MLPKの下流因子は世界的研究にも関わらず、未解明のままである。この未解明下流因子の解明は、自家不和合性を利用した採種、育種学的に重要であるだけでなく、植物科学における細胞内情報伝達の分子レベルでの理解にも貢献でき、将来的な分子育種の可能性も秘めている。
これまでの申請者による研究から下流因子が機能しなくなった可能性がある自家和合性(SC)系統を単離し、その染色体上の位置の同定を行ってきた。本研究では、このSC系統を材料として、QTL解析、NGSを用いたゲノム解析を融合し、S遺伝子下流因子をコードする遺伝子の単離・解析を目標とする。2つの変異系統、SC-a、SC-b系統は遺伝的に異なる遺伝子座の変異であることを同定しており、複数の下流因子を単離でき、これまでに単離された因子とのネットワークも理解できることが期待される。これまでの多くの研究から自家不和合性と耐病性・植物免疫との類似性が見いだされており、この2つの点を融合したような研究の展開を目的とする。
本年度は、SC-a系統では、RNAi法により、Bc-A1-1遺伝子発現抑制系統が自家和合性に変化したことから、CRISPR-Cas9によるゲノム編集で、完全な遺伝子破壊を試みたが、ゲノム編集がなされた系統の作出には至らなかった。そこで、候補遺伝子を見いだしているところまでの論文作成を行い、英文校閲まで行い、国際科学誌への投稿準備を整えた。SC-b系統については、候補遺伝子領域を2Mb程度までに絞りこんだ。関連成果として、花粉を受容する乳頭細胞の伸長に水分ストレスが関与していることを証明した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

東北大学大学院生命科学研究科・植物分子育種分野・渡辺研究室　　http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/
渡辺のアウトリーチ活動情報　　http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/activty/delivery/

Research Products

• [Int'l Joint Research] チューリッヒ大学(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: チューリッヒ大学
• [Int'l Joint Research] 順天大学/忠南大学(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: 順天大学/忠南大学
• [Journal Article] Abscisic acid-mediated developmental flexibility of stigmatic papillae in response to ambient humidity in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • Author(s): Takeda, S., Ochiai, K., Egusa, W., Morimoto, H., Sakazono, S., Osaka, M., Nabemoto, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • Journal Title: Genes Genet. Syst. Volume: 93 Pages: 209-220
  • DOI: https://doi.org/10.1266/ggs.18-00025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Developmental flexibility of stigmatic papilla cell in response to abiotic stress in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • Author(s): Egusa, W., Takada, M., Takeda, S., Ochiai, K., Sakazono, S., Osaka, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXVII
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pollen hydration mechanism on pollination in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • Author(s): Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXVII
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アブラナ科植物における自家不和合性決定花粉因子の複対立遺伝子間優劣性制御機構. (2018)
  • Author(s): 安田晋輔, 和田七夕子, 柿崎智博, 樽谷芳明, 宇野栄子, 村瀬浩司, 藤井壮太, 日置智也, 下田大貴, 高田美信, 柴博史, 安田剛志, 鈴木剛, 渡辺正夫, 高山誠司
  • Organizer: 日本育種学会 第134回講演会ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 自家不和合性遺伝子の重複と相互機能欠失によるアブラナ科植物の一側性不和合性機構. (2018)
  • Author(s): 高田美信, 鈴木剛, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
  • Organizer: 日本育種学会 第134回講演会ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] Toward to collaborative research with Brassica crops between Japan and Korea. (2018)
  • Author(s): Watanabe, M.
  • Organizer: Improvement of important agricultural traits based on genomic information of horticultural crops
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Morphological aspect and molecular mechanism of pollen hydration on pollination in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • Author(s): Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • Organizer: International Plant Molecular Biology 2018
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東北大学大学院生命科学研究科・植物分子育種分野・渡辺研究室・基盤研究(B)
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/project-kiban-b-si/