Verification of epigenetic abnormalities in hybrid endosperm and estimation of its mechanism

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15504
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Yokohama City University (2022); Iwate University (2020-2021)
• Principal Investigator: Tonosaki Kaoru 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (20749494)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生殖的隔離 / 野生イネ / 胚乳 / ゲノムインプリンティング

Outline of Final Research Achievements

The interspecific crossing between cultivated rice and wild rice shows lethal phenotypes in hybrid seeds due to the hybrid endosperm abnormality. Our study revealed that almost paternally imprinted genes were de-repressed in the hybrid endosperm. We also revealed a repressive histone mark, H3K27me3, controls the mono-allelic expression pattern of paternally imprinted genes in rice endosperm. In addition, we succussed in overcoming the hybridization barrier using mutant rice of OsEMF2a involved in catalytic H3K27me3. These results show that H3K27me3 involves the hybridization barrier in rice endosperm.

Free Research Field

植物遺伝育種学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胚乳で見られる生殖的隔離は、様々な植物種で観察されるものの、その分子メカニズム解明には至っていなかった。本研究では、その分子メカニズム解明への足がかりとなる成果を得た。また、物種に近縁な野生種は、既存の栽培種には存在しない様々な環境適応能力を保持した優良な遺伝資源であるが、生殖的隔離のために遺伝資源のほとんどが利用されていないのが現状であった。本研究成果によって野生イネとの種間交雑を打破することに成功したことから、これまでは育種利用が不可能であった野生イネを遺伝資源として利用可能となることが期待される。