2021 Fiscal Year Research-status Report
Mechanisms preventing of self-pollen tube growth in S-RNase-based self-incompatibility
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21K06079
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
久保 健一 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助教 (60403359)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 自他識別 / 協調的非自己認識 / S-RNase型自家不和合性 / 花粉生理学 / リボヌクレアーゼ活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナス科植物の自殖を防ぐメカニズムである自家不和合性は、非自己由来の雌ずい因子を多数の花粉因子を用いて認識する「非自己認識」機構に基づいている (Science 2010; Nat.Plants 2015)。この機構では、雌ずい因子として機能するS-リボヌクレアーゼ(S-RNase)は、花粉管に対する細胞毒として機能する。一方、花粉因子として機能するS-locus F-boxes (SLFs) は、非自己由来S-RNaseの膨大なバラエティーを認識し、解毒することで、非自己花粉の交配和合性を保障するが、自己由来S-RNaseだけは解毒できないので、自己花粉管の伸長は阻害される。本研究は、この非自己認識型自家不和合性機構における自己花粉管細胞への毒性発揮メカニズムを明らかにすることを目的としている。
昨年度は、ペチュニアの自己間での不和合性交配および非自己間での和合性交配の直後（0時間後）、6時間後、8時間後の雌ずいからpoly(A) RNAを抽出し、ショートリードシーケンス解析し、ペチュニア全ゲノム配列に対しマッピングした。公表されているペチュニアcDNAデータベース（Sol Genomics Network）には含まれない転写物が多く検出された。花粉および雌しべ特異的な遺伝子は既存のデータベースにリストされていないことが明らかになり、今後の解析のため、受粉後雌ずいの解析に適したcDNAデータベースを独自に構築した。このデータベースを用い、雌ずい側の自家不和合性が打破された自家和合性変異株の受粉後雌ずいトランスクリプトームを解析し、野生株と比較したところ、変異株に特異的に発現が失われている機能未知の遺伝子を同定することができた。当該遺伝子をPetunia hybrida Modifier-locus 1 (PhML1) と名付けた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者は、2021年度始めに東京大学農学部から長浜バイオ大学に移籍したが、その時点で本研究費の支給が間に合わなかったため、輸送に必要な費用を捻出できず、研究に必要なサンプル等を輸送、移管することができなかった。その後、東京など大都市圏を中心に新型コロナウイルス感染症の感染者数が増大したことから、研究代表者は所属機関から都道府県境をまたぐ移動が制限されたため、サンプル受取のために往来することが不可能になった。結果として、研究解析は持ち出しが可能であったサンプル、データに限定されたものとなり、全体としての進捗は遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
旧所属の東京大学農学部において解析に必要な植物およびRNA、DNAサンプルは維持または保管されていたので、順次長浜バイオ大学への移管を進めているところである。その上で本年度は、予定していたデグラドーム解析による被分解RNAの直接解析のための条件検討を行う。より具体的には、被分解RNAの抽出条件、分解産物RNA分子へのタグ配列の付加反応条件を検討した上で、分解産物RNAのライブラリーを調製し、次世代シークエンス解析を行う。そのために、RNAの定量と分解の程度を同時定量可能な測定装置として、Qubit 4を購入する。また、昨年度同定したPhML1の機能解析のため、PhML1の過剰発現体や、ゲノム編集によるノックアウト体の作成も開始する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の久保は、2021年度始めに東京大学から長浜バイオ大学に移籍したが、その時点で本研究費の支給が間に合わなかったため、研究に必要なサンプル等を輸送、移管することができなかった。その後、東京など大都市圏を中心に新型コロナウイルス感染症の感染者数が増大したことから、研究代表者は所属機関から都道府県境をまたぐ移動が制限されたため、サンプル受取のために往来することが不可能になった。結果として、予定していた次世代シークエンス解析等に必要な植物サンプルや、RNA、DNAサンプルを得ることができなかった。
この状況は、今年度になって改善しつつあり、東京大学で栽培、維持されていた植物サンプルを受取り、所属機関での栽培、実験が可能になってきている。また、東京大学在籍中に調製していたRNA、DNAサンプルについても、順次移管する予定となっている。昨年度から繰り越された経費を用い、本来初年度に予定していた次世代シークエンス解析の外部委託を行い、受粉後雌ずいトランスクリプトームとペチュニアゲノムDNAシークエンス解析を引き続き行う予定である。また、サンプル調製時に必要な核酸の定量解析のため、フルオロメーターQubit4を購入予定である。
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