2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H02176
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
掛田 克行 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (50221867)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小松田 隆夫 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 主席研究員 (60370657)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自家不和合性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)オオムギ野生種における花粉側S遺伝子候補の機能証明
昨年度に引き続き、花粉側S候補遺伝子(DUF247)のSハプロタイプ特異的多型領域の塩基配列に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチド(as-oligo)を合成してin vitro花粉発芽培地に添加し、自家および他家花粉の発芽・管伸長に対する効果を調査した。このin vitroアッセイでは、花粉発芽後の培地に自家雌蕊の浸出液を加えてin vitro花粉に自家不和合性を誘起する。ここで、as-oligoによって花粉側S遺伝子の発現がブロックされ、花粉側S因子の供給がなくなれば、不和合性状態が打破され、花粉の発芽・管伸長が回復すると予測される。本年度、新たに設計したas-oligoを用いたアッセイの結果、S1ハプロタイプ(S1-DUF247)のas-oligoの添加によって、S1(自家)花粉の発芽・管伸長が回復し、S2・S3(他家)花粉には効果がないことが再現され、候補遺伝子がSハプロタイプ特異的な自己認識機能を有することが示された。
(2)イネ科におけるS遺伝子オルソログおよびシンテニー領域の解析
オオムギ野生種から、新たに4つ目の花粉側S遺伝子候補アリル(S4-DUF247)を単離し、Sハプロタイプ間での高度な配列多型性、S遺伝子座との連鎖および葯・花粉での優先的発現を確認した。また、イネ科のDUF247相同配列を用いた系統解析において、当該S4アリル配列も他の花粉側S遺伝子候補と同じクレードに含まれることが示された。一方、これとは別のクレードに属し、Z遺伝子座相同領域に座乗すると予測されるDUF247ホモログ(Z-DUF247)が見出されている。新たな花粉側Z遺伝子候補として、オオムギ野生種からこの遺伝子オルソログの探索を試みたが、単離には至らなかった。
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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
本研究では、花粉側S遺伝子の同定を第一の目的として、オオムギ野生種から単離した当該有力候補遺伝子(DUF247)のin vitroバイオアッセイを進めている。本年度のアッセイより、候補遺伝子の発現阻害によって花粉側のS認識特異性がブロックされることが再現性をもって裏付けられ、候補遺伝子が花粉側S遺伝子であることを強く支持する結果が得られている。また、オオムギ野生種から新たに単離した4つ目のDUF247アリルの多型性・系統解析からも、当該候補遺伝子がイネ科共通の花粉側S遺伝子であることを支持する結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
花粉側S遺伝子候補のin vitroバイオアッセイについて、as-oligo処理後のin vitro花粉・花粉菅において、実際に標的遺伝子の発現抑制が起こっているかをqRT-PCR解析するとともに、自家不和合性反応との関連が予測されるアクチン重合様式の変化やPCD誘導の有無について新たに調査し、候補遺伝子のさらなる機能検証を進める。
新規Z遺伝子候補の探索について、Z-DUF247遺伝子オルソログをオオムギ野生種の種々の遺伝子型から単離し、Zハプロタイプ特異的な配列多型性があるかどうかを調査するとともに、Z遺伝子座との連鎖および発現特異性の解析を合わせ、当該遺伝子が花粉側Z遺伝子の要件を満たすかどうかを明らかにする。
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Research Products
(2 results)
