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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Studies on RNA-mediated regulatory systems promoting plant meiosis

Research Project

Project/Area Number 25252004
Research InstitutionNational Institute of Genetics

Principal Investigator

野々村 賢一  国立遺伝学研究所, 実験圃場, 准教授 (10291890)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords減数分裂 / small RNA / イネ / 植物 / 生殖 / エピジェネティクス / 組み換え
Outline of Annual Research Achievements

減数分裂組み換えは、生物の遺伝的多様性の創出を担う生命現象の一つであり、そのメカニズムの解明は育種効率の向上につながる重要課題である。本課題では、イネの減数分裂進行に重要な蛋白質の機能解析を目的とする。
(1)イネMEL1はsmall RNA(sRNA)と結合するアルゴノート蛋白質である。MEL1は減数分裂以前の雌雄生殖細胞で特異的に発現するため、その分子機能の解析はsRNAを介したエピジェネティックな減数分裂制御機構の解明につながる。
イネでは、減数第一分裂前期にヒストンH3の9番目リシンのジメチル化(H3K9me2)が染色体の広範囲で上昇し(LMR)、第一後期に急速に減衰することを明らかにした。LMRおよび減数分裂組み換えはMEL1機能に依存していた。次に、免疫沈降実験(IP)と質量分析により、MEL1と結合する可能性のある約30の蛋白質を同定した。酵母two-hybrid法で再確認したところ、動原体特異的ヒストンH3(CenH3)、H1、Replication factor C (RFC)の3種類でMEL1結合が陽性であった。いずれもMEL1の核機能を示唆する。MEL1核機能は、組み換えなど減数分裂特有のイベントに向けてH3K9me2化などを伴う大規模なクロマチン修飾変化に必要であると推察された。
(2)生殖細胞を包む葯のタペート細胞で発現する転写因子TTMは、減数分裂特異的24塩基長sRNAの合成を活性化する。今年度は、MEL1-IP画分にEAT1依存的sRNAが含まれることを見出した。MEL1とEAT1の発現部位は、隣接するが重複しないことから、EAT1依存的sRNAが細胞間を移動してMEL1と結合し、減数分裂進行の制御に関与する可能性が考えられた。植物生殖器官においてsRNAが細胞間信号伝達として働く可能性を示す本成果の新規性は高く、現在論文を投稿中である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A wide reprogramming of histone H3 modifications during male meiosis I in rice is dependent on the Argonaute protein MEL12016

    • Author(s)
      Liu H, Nonomura KI
    • Journal Title

      Journal of cell science

      Volume: 129 Pages: 3553-3561

    • DOI

      10.1242/jcs.184937

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] イネの葯タペート特異的に産生される減数分裂期small RNAのゲノムワイド解析2017

    • Author(s)
      小野 聖二郎, 劉 華, 津田 勝利, 深井 英吾, 田中 啓介, 佐々木 卓治, 野々村 賢一
    • Organizer
      日本育種学会第131回講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大
    • Year and Date
      2017-03-30 – 2017-03-30
  • [Presentation] MEL1 Argonaute を介したエピジェネティックな染色体リプログラムと相同染色体対合との遺伝的相関2017

    • Author(s)
      劉 華,野々村 賢一
    • Organizer
      日本育種学会第131回講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大
    • Year and Date
      2017-03-29 – 2017-03-29
  • [Presentation] Subcellular localization and function of a germline-specific Argonaute protein MEL1 during rice meiosis2016

    • Author(s)
      劉華, 小野聖二郎, 平塚理恵, 出村拓, 大谷美沙都, 深井英吾, 野々村賢一
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [Presentation] イネの葯タペート組織でTTM転写因子依存的に産生される減数分裂期siRNAのゲノムワイドな同定2016

    • Author(s)
      小野聖二郎, 津田勝利, 田中啓介, 佐々木卓治, 野々村賢一
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [Presentation] 減数分裂初期に特異的かつ大量に生産されるイネsmall RNAの役割2016

    • Author(s)
      野々村 賢一
    • Organizer
      大阪府立大学植物育種繁殖学セミナー
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-14
    • Invited
  • [Presentation] Germline-subcellular localization of rice Argonaute protein MEL1, essential for faithful meiosis progression2016

    • Author(s)
      Liu, H, Ono, S, Tsuda, K, Hiratsuka, R, Fukai, E, Ohtani, M, Demura, T, Nonomura, KI.
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学三島校
    • Year and Date
      2016-09-08 – 2016-09-08
  • [Presentation] イネの葯タペート組織でTTM転写因子依存的に産生される減数分裂期phasiRNA2016

    • Author(s)
      小野聖二郎・津田勝利・田中啓介・佐々木卓治・野々村賢一
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学三島校
    • Year and Date
      2016-09-08 – 2016-09-08
  • [Presentation] Reproductive small RNA-mediated gene silencing promotes meiosis in rice2016

    • Author(s)
      Nonomura, KI
    • Organizer
      Plant Genome Stability & Change 2016
    • Place of Presentation
      湘南国際村センター、葉山
    • Year and Date
      2016-07-08 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] イネの葯タペート組織でTTM転写因子依存的に産生される減数分裂期siRNAのゲノムワイドな同定2016

    • Author(s)
      小野 聖二郎・津田 勝利・田中 啓介・野々村 賢一
    • Organizer
      イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2016
    • Place of Presentation
      名古屋大
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-04
  • [Remarks] 野々村研究室ホームページ

    • URL

      https://www.nig.ac.jp/labs/ExpFarm/top_j.html

URL: 

Published: 2018-03-07  

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