2018 Fiscal Year Annual Research Report
テンサイ細胞質雄性不稔性における翻訳後制御過程の研究
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16J01146
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
荒河 匠 北海道大学, 農学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞質雄性不稔性 / ミトコンドリア / 分子進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、テンサイ細胞質雄性不稔性（CMS）の翻訳後制御に関する課題のうち、稔性回復遺伝子Rf1の複対立性を利用した解析と分子進化学的な解析を行った。
①多様なRf1対立遺伝子の機能解析
分子構造および作用力の異なる優性Rf1を特徴づけたところ、Rf1の作用力は、CMS関連ミトコンドリア遺伝子preSatp6と翻訳後相互作用する遺伝子コピーのmRNAと正に相関した。さらに、CMS株固有に見られるpreSATP6ホモオリゴマーはRf1保持株において減少し、その減少量は相互作用コピーのmRNAと正に相関した。一方で構造の異なる劣性rf1を調査すると、コードされるコピーはpreSatp6と相互作用しなかった。これらの事実に基づき、相互作用コピーの有無により稔性回復アレルを判別するDNAマーカーの開発に成功した。
②Rf1の分子進化学的解析
系統解析及びシンテニー解析を行ったところ、Rf1は属レベルの系統特異的な重複によって生じたことが示唆された。 次に、Oma1オーソログとRf1の機能を比較した。形質転換カルスを用いた調査によれば、テンサイ及びシロイヌナズナOma1オーソログはいずれもpreSATP6とは相互作用しない。発現解析を行うと、Oma1オーソログは全身で発現するが、Rf1は雄性器官特異的に発現していた。未成熟葯におけるmRNAの発現動態を調べたところ、シロイヌナズナOma1の発現パターンに対し、テンサイではOma1オーソログとRf1が相補的に発現していた。
これらのことから、Rf1の進化に遺伝子重複と機能分化が関わること、およびパラログであるRf1は花粉形成過程においてオーソログの機能を相補していると考えられた。したがって、Rf1が稔性回復以外の機能を保持する可能性が示唆された。今後、Rf1進化に核－細胞質の共進化や中立的な側面がどのように関与したか明らかにする必要がある。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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[Journal Article] A fertility-restoring genotype of beet (Beta vulgaris L.) is composed of a weak restorer-of-fertility gene and a modifier gene tightly linked to the Rf1 locus2018
Author(s)
Takumi Arakawa, Daisuke Uchiyama, Takashi Ohgami, Ryo Ohgami, Tomoki Murata, Yujiro Honma, Hiroyuki Hamada, Yosuke Kuroda, Kazunori Taguchi, Kazuyoshi Kitazaki, Tomohiko Kubo
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 13
Pages: 1-20
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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