2017 Fiscal Year Annual Research Report
植物生殖における雌雄自他認識機構の分子メカニズム解明
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16H05066
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加賀谷 安章 三重大学, 地域イノベーション推進機構, 准教授 (20335152)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 遺伝学 / 植物生殖 / 花粉認識機構 / 受粉 / シロイヌナズナ / トランスクリプトーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物生殖における細胞間相互作用機構の分子メカニズムを解明するために、アブラナ科植物の花粉・雌しべ間の自他認識機構「自家不和合性」にフォーカスし、自家不和合性に人工逆進化させた申請者独自の自家不和合性シロイヌナズナを材料にした正・逆遺伝解析を基盤に、雌雄自他認識以降のシステムに関わる因子（遺伝子）を見つけ出す。それら因子の機能と役割を種々の解析により明らかにすることで、「自他認識以降のシグナル伝達システムはどのようなものか？」、「花粉拒絶するための機構はどのような分子メカニズムか？」を解明することを目的としている。
今年度は、昨年度開始した正・逆遺伝学解析と乳頭細胞トランスクリプトームのオミックス解析による候補遺伝子のスクリーニングをさらに進め、その中から自家不和合性あるいは受粉に影響が生じている候補遺伝子を4種見出した。これらそれぞれの変異体を入手あるいは作成し、当該遺伝子がノックアウトされていることを発現解析で確認した後、受粉における表現型を調査した。その結果、これら4種の変異体はそれぞれ「自家受粉時に自己花粉を拒絶できずに完全に受け入れてしまう」あるいは「花粉受け入れ時に受粉反応の阻害・遅延を引き起こす」という表現型を示すことを野生型との比較形態観察およびタイムラプス観察により明らかにした。
また、ゲノム重複により生じたアブラナ科自家不和合性雌雄自他認識因子のコピー遺伝子セットが花粉拒絶における新たな細胞間相互作用機構を引き起こすことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までの正・逆遺伝学解析により、植物生殖における雌雄自他認識機構および受粉に関与する候補遺伝子を数種類選抜することができた。また、それら各変異体において生殖に影響が生ずることも確認しており、概ね順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
選抜した候補遺伝子について、変異体を用いた詳細な形態観察および各種機能解析を行い、それぞれの候補因子の植物生殖における機能を解明する。また、正・逆遺伝学によるスクリーニングとオミックス解析も継続し、更なる候補遺伝子の選抜を試みる。
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[Journal Article] Duplicated incompatibility genes create a reproductive barrier in Brassica rapa.2017
Author(s)
Takada, Y., Murase, K., Shimosato-Asano, Y., Sato, T., Nakanishi, H., Suwabe, K., Shimizu, K. K., Lim, Y.-P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe M.
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 3
Pages: 17096
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Novel unilateral incompatibility in Brassica rapa is regulated by duplicated self-incompatibility genes, PUI1 and SUI1.2018
Author(s)
Takada, Y., Murase, K., Shimosato-Adano, H., Sato, T., Nakanishi, H., Suwabe, K., Shimizu, K. K., Lim, Y. P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
Organizer
Plant & Animal Genome XXVI
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] ABA-mediated stress response mechanism modulates stigmatic papillae development in Arabidopsis thaliana.2017
Author(s)
Egusa, W., Takeda, S., Ochiai, K., Morimoto, H., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
Organizer
Global Conference on Plant Science and Molecular Biology
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification and characterization of the novel pollen-stigma recognition factors for unilateral incompatibility in Brassica rapa.2017
Author(s)
Takada, Y., Murase, K., Shimosato-Adano, H., Sato, T., Nakanishi, H., Suwabe, K., Shimizu, K. K., Lim, Y. P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
Organizer
Taiwan-Japan Plant Biology 2017
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Brassica rapaの種内一側性不和合性を制御するSUI1-PUI1遺伝子2017
Author(s)
高田美信, 鈴木剛, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 中西ほのか, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
Organizer
日本植物細胞分子生物学会
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[Presentation] 自己花粉を認識するリガンド・レセプター遺伝子セットの重複が非自己花粉の拒絶を引き起こす2017
Author(s)
高田美信, 鈴木剛, 中西ほのか, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
Organizer
日本遺伝学会
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[Presentation] Brassica rapaのA04染色体には新規生殖障壁遺伝子が存在する2017
Author(s)
高田美信, 中西ほのか, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, Yong Pyo Lim, 清水健太郎, 高山誠司, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 渡辺正夫
Organizer
日本染色体学会
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[Presentation] Brassica rapaの種内一側性不和合性を支配する花粉・柱頭認識因子の決定2017
Author(s)
高田美信, 村瀬浩二, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 中西ほのか, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 鈴木剛, 渡辺正夫
Organizer
日本育種学会第132回講演会
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