2017 Fiscal Year Research-status Report
アブラナ科植物における受粉時不和合性を支配する新たなリガンド・受容体分子の解析
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17K15208
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高田 美信 東北大学, 生命科学研究科, 技術専門職員 (30451610)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 柱頭・花粉情報伝達 / アブラナ科植物 / 自家不和合性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アブラナ科植物(B. rapa)における種内一側性不和合性因子SUI1, PUI1の機能解析において、第一点目として取り組んでいる花粉側劣性発現機構の解析では、PUI1-1, pui1-2のホモ個体、ヘテロ個体の葯由来RNAをもちいた発現解析を行った。PUI1-1/pui1-2ヘテロ個体の葯ではPUI1-1, pui1-2の双方のアレルが検出できない、つまり発現抑制されている個体と、双方ともに発現する個体に分離することが明らかになった。この現象は、当初全く想定されていなかったもので、PUI1アレルの発現を抑制する機構がゲノム内に存在していることを示唆する結果であった。
B. rapaの近縁種であるB. oleraceaからSUI1, PUI1遺伝子を単離し比較解析を行った。
4品種のB. oleraceaから、5種類のSUI1配列が検出され、それらのうち4アレルは遺伝子内に欠失があることで機能を失っていると考えられた。しかし1つのアレルは完全な状態で存在していた。また、PUI1についてはいずれの品種からも検出できず、B. oleraceaではPUI1が欠失しているという、以前の結果を支持するものだった。
PUI1アレルの配列比較をもとに、アミノ酸配列を改変した変異型PUI1を作出し、B. rapaに遺伝子導入を行い、形質転換体を得ることができた。SUI1に関しても同様に変異型SUI1を作出し遺伝子導入を試みたが、本年度はポジティブな形質転換体を作出することができなかった。
アブラナ科植物の一側性不和合性を支配する柱頭側・花粉側因子の単離とその証明に関する投稿論文がNature Plant誌に発表した
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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
時間のかかる形質転換体の作出について、PUI1に関しては終了し現在その表現型、遺伝子発現の解析を行っている。昨年度作出が難しかったSUI1についても継続している。また、PUI1の遺伝子発現機構について、当初の予想通り発現抑制が引き起こされる個体の選別を終えており、今年度はその抑制機構の解明に向けた研究を進めていく。また、想定していなかった個体の出現は、本現象に関わる新規因子の存在を示唆するものであり、非常に興味深いといえる。
B. oleraceaを用いた多型調査では、これまでに発見できなかった完全なSUI1アレルを見出した。これは、B. oleraceaにおいても、本一側性不和合性機構が存在する可能性を示すものであった。
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| Strategy for Future Research Activity |
花粉側因子PUI1の劣性発現機構については、PUI1アレルの発現抑制個体の葯を用いてバイサルフェイト解析を行うともに、プロモータ配列の比較解析を行うことで、遺伝子発現抑制に関わる塩基配列領域を同定する。さらに、網羅的small RNA解析を予定している。 また、PUI1-1/pui1-2ヘテロでありながら、PUI1遺伝子発現を検出した個体については、自殖次代を育成し、その表現型・PUI1発現の解析を行う。
B. oleraceにおいて見出した完全なSUI1配列に着目し、さらに多数の系統から配列比較解析を行う。これについては、B. oleraceaの販売品種70品種を含む多数のDNAをすでに単離済みである。また、B. rapaのSUI1, sui1両ホモ個体を用いた交配実験を行う。申請書にあるように、R. sativusについてもB. oleraceaと同様に多型解析を進める予定である。
昨年度、進めることができなかった生化学的実験については、新たにSUI1のペプチド抗体の作成を依頼しており、特異性が確認できたら、実験を進めていく予定である。
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] Identification and characterization of the novel pollen-stigma recognition factors for unilateral incompatibility in Brassica rapa.2017
Author(s)
Yoshinobu Takada, Kohji Murase, Hiroko Shimosato-Asano, Takahiro Sato, Honoka Nakanishi, Keita Suwabe, Kentaro K. Shimizu, Yong Pyo Lim, Seiji Takayama, Go Suzuki, and Masao Watanabe
Organizer
Taiwan-Japan plant physiology 2017
Int'l Joint Research
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