雌性両全異株を用いた重イオンビーム照射による植物Y染色体の創出モデル実験

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18657001
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河野 重行 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• Keywords: 加速器 / 育種学 / 遺伝学 / 進化 / ヒロハノマンテマ / 雌性両全異株 / Y染色体 / 重イオンビーム

Research Abstract

雌雄同株は優勢の雄性決定(M^F)と劣勢の雌性決定遺伝子(F^f)の相同染色体(M^F-F^f)からなっている。三性株で一度雌株と雄株が出現すると、雌雄同株が集団から排除される。この選択圧のもとで染色体M^F-F^fが消失し、原X染色体(M^S-F^f)と原Y染色体(M^F-F^S)の組換えが抑制されXY染色体が完成する。
重イオンビームを照射することで染色体異常と雌性不稔を同時に誘起させ、非組換え領域をもった擬似的性染色体が出現するかどうかを調査する。これによってチャールズワースの模式図に代表される植物性染色体の進化モデルを実証する。重イオンビーム(重粒子線)は理研のリングサイクロトロンで発生させたものを用いた。マンテマの生育期間と開花までの時間を考慮すると、研究は複数年度に渡って何回も繰り返す必要があろう。19年度は初年度の18年度に引き続き以下の研究を行った。
1.マンテマ属のBAC-FISHとマルチカラー競合FISHを用いた核型解析:ゲノム解析とBAC-FISHの可能性を検討した。マンテマ属の染色体はほとんどが中部動原体で個々の染色体を識別することが難しい。BACクローンを直接プローブとして用いスクリーニングした結果、染色体特異的な繰り返し配列とSTS配列を得ることができた。
2.異種交配による雌性両全異株の作出:S. latifolia x S. conicaの交配と重ビームイオン照射を試みている。S. latifoliaの核型は2n=22+XY、S. conicaは2n=22で交雑が可能で、重ビームイオン照射後、雌雄両全異株や三性株のスクリーニングに取り掛かっている。
3.重イオンビーム照射による雌雄異株の作出と性染色体:重イオンビーム照射条件の検討をした。植物の染色体に最大の影響を与える照射条件を、致死率と生存した個体の核型解析から探り、いくつかの突然変異体を単離することに成功している。種子照射に加え花粉照射も行っている。

Research Products

• [Journal Article] The Y chromosome-specific STS marker MS2 and its peripheral regions on the Y chromosome of the dioecious plant Silene latifolia. (2008)
  • Author(s): Ishii, K., Sugiyama, R., Onuki, M., Kazama, Y., Matsunaga, S., and Kawano, S.
  • Journal Title: Genome 掲載確定(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Floral and sexual mutants yielded by C-ion beam irradiation on the dioecious plant Silene latifolia. (2007)
  • Author(s): Nishihara, K., Kazama, Y., Koizumi, A., Ichida, H., Hayashi, Y., Ryuto, H, Fukunishi, N., Kawano, S., and d Abe, T.
  • Journal Title: RIKEN Accel. Prog. Rep. 40 Pages: 258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Patterns of asecual reproduction in Nannochloris bacillaris and Marvania geminate (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) (2007)
  • Author(s): Yamamoto, M., Nishikawa, T., Kajitani, H. and Kawano, S.
  • Journal Title: Planta 226 Pages: 917-927
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA content of the cell nucleus in the macroalga Porphyra yezoensis (Rhodophyta). (2007)
  • Author(s): Matsuyama-Serisawa, K., Yamamoto, M., Fujishita, M., Endo H., Serisawa, Y., Tabata, T., Kawano, S. and Saga, N.
  • Journal Title: Fisheries Sciences 73 Pages: 738-740
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Floral development of an asexual and female-like mutant carrying two deletions in gynoecium-suppressing and stamen-promoting functional regions on the Y Chromosome of the dioectious plant silene latifolia. (2007)
  • Author(s): Koizumi, A., Amanai, Y., Ishii, K., Nishihara, K., Kazama, Y., Uchida, W., and Kawano, S.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 48 Pages: 1450-1461
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conserved relationship between FtsZ and peptidoglycan in the cyanelles of Cyanophora paradoxa similar to that in bacterial cell division. (2007)
  • Author(s): Sato, M., Nishikawa, T., Kajitani, H. and Kawano, S.
  • Journal Title: Planta 227 Pages: 177-187
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマのX染色体連鎖WUSホモログSWUSの発現と機能. (2007)
  • Author(s): 西原潔、風間裕介、藤原誠、小泉綾子、山中香、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20070919-21
• [Presentation] ヒロハノマンテマのSUPERMANホモログは雌花(♀)特異的に発現し雄蕊(♂)の発達を抑制する. (2007)
  • Author(s): 風間裕介、藤原誠、小泉綾子、西原潔、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第71回大会
  • Place of Presentation: 野田
  • Year and Date: 20070906-09
• [Presentation] ヒロハノマンテマ性染色体の偽常染色体領域(PAR)近傍に連鎖した対立遺伝子. (2007)
  • Author(s): 石井公太郎、杉山立志、西原潔、西山りゑ、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第71回大会
  • Place of Presentation: 野田
  • Year and Date: 20070906-09
• [Book] 細胞分裂の多様性を生み出すトレボキシア藻綱の細胞壁(分担執筆).中村桂子「関わる」生命誌年刊号vol.49-52. (2007)
  • Author(s): 山本真紀・河野重行
  • Total Pages: 1-216
  • Publisher: 水曜社
• [Remarks]
  • URL: http://www.ib.k.u-tokyo.ac.jp/PLSL/index.html