雌雄異株植物の雌花(♀)を雄(♂)化する黒穂菌の潜伏動向と花芽器官形成メカニズム

• Project/Area Number: 10J06298
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤田 尚子 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 雌雄異株植物 / 花芽器官形成 / XY / Silene latifolia / STSマーカー / Microbotryum violaceum / 黒穂菌 / 花芽器官形成メカニズム

Research Abstract

雌雄異株植物ヒロハノマンテマ(Silene latifolia)における雄蕊促進メカニズムについて、Y染色体特異的STSマーカーの開発と新規黒穂菌感染花の花芽形成の2つの観点から解析を行った。ヒロハノマンテマはXY性染色体によって遺伝的に性決定する。雄花(♂、XY)では、Y染色体上の雄蕊促進機能因子により雄蕊(♂)が促進される。雌花(♀、XX)はY染色体をもたないため雄蕊は伸びない。本研究ではY染色体上の雄蕊促進機能因子の特定を目指し、マイクロサテライトを利用したY染色体特異的STSマーカーの開発を行った。得られたマーカー、SmicSy1～6(Fujita et al. 2012)のうちSmicSy6は雄蕊促進機能因子の近傍マーカーであることがわかった。雄蕊促進機能因子近傍マーカー、SmicSy6を用いてBACスクリーニングしたところ、SmicSy6を含むBACを単離することができた。今後このBACシークエンスを進めることで雄蕊促進機能因子の同定に近づくことができる。
黒穂菌(Microbotryum violaceum)が雌花(♀)に感染するとY染色体をもたないにも関わらず、雄蕊が伸びる。黒穂菌は宿主植物ヒロハノマンテマの雄蕊促進機能に直接作用していると考えられる。本研究では、これら花芽形成への作用に変異を生じた新規黒穂菌変異体Mv537を単離し、感染花の花芽形成を解析した(Fujita et al. 2012)。Mv537に感染した花は花弁が完全抑制され、花弁完全抑制花「Petal-less flower」を咲かせる。Petal-less flowerには黒穂胞子をつけた雄蕊だけが発達し、その他の花芽器官は抑制されるためPetal-lessとなる。この新規黒穂菌変異体Mv537は、雌雄異株植物の雄蕊促進メカニズムの研究に有用なツールとなる。

Research Products

• [Journal Article] Narrowing down the mapping of plant sex-determination regions using new Y chromosome specific-markers and heavy-ion beam irradiation-induced Y deletion mutants in Silene latifolia (2012)
  • Author(s): Fujita, N., Torii, C., Ishii, K., Aonuma, W., Shimizu, Y., Kazama, Y., Abe, T., Kawano, S.
  • Journal Title: G3・Genes|Genomes|Genetics Volume: 2 Pages: 271-278
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A petal-less flower caused by a Microbotryum violaceum mutant (2012)
  • Author(s): Fujita, N., Aonuma, W., Shimizu, Y., Yamanaka, K., Hirata, A., Hood, M.E., Kawano, S.
  • Journal Title: International Journal of Plant Sciences Volume: (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plant sex change with biotrophic fungus revealed by the advanced light and SEM combining microscopy (2012)
  • Author(s): Fujita, N., Aonuma, W., Shimizu, Y., Kawano S.
  • Journal Title: Academic Journal of Sciences Volume: (印刷中)(掲載確定)(CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの雌雄の開花同調性と重イオンビーム照射タイミング (2011)
  • Author(s): 青沼航、石井公太郎、清水祐史、藤田尚子、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 第75回日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学東京
  • Year and Date: 2011-09-19
• [Presentation] ヒロハノマンテマに感染し花芽メリステムの攪乱と花弁を完全抑制する黒穂菌突然変異体 (2011)
  • Author(s): 藤田尚子、青沼航、清水裕史、河野重行
  • Organizer: 第75回日本植物学会
  • Place of Presentation: 東京大学東京
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] 宿主植物ヒロハノマンテマの花弁を完全抑制する黒穂菌の新規突然変異体 (2011)
  • Author(s): 藤田尚子、青沼航、清水祐史、河野重行
  • Organizer: 第23回日本植物形態学会
  • Place of Presentation: 日本女子大学東京
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 重イオンビームとγ線照射で得られた雌雄異株植物ヒロハノマンテマの両性花変異体 (2011)
  • Author(s): 青沼航、清水祐史、藤田尚子、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 第23回日本植物形態学会
  • Place of Presentation: 日本女子大学東京
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] The super anther smut fungus, a Microbotryum violaceum mutant, causes a petal-less flower with irregular timing of spore formation in the early flower bud of Silene latifolia (2011)
  • Author(s): Naoko Fujita, Watarn Aonuma, Yuji Shimizu, Shigeyuki Kawano
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies Congresses
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター札幌日本
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Plant sex change with biotrophic fungus revealed by the advanced light and SEM combining microscopy (2011)
  • Author(s): Naoko Fujita, Wataru Aonuma, Yuji Shimizu, Shigeyuki Kawano
  • Organizer: International Journal of Arts and Sciences
  • Place of Presentation: ハーバード大学ボストン米国
  • Year and Date: 2011-05-31
• [Presentation] 雄性決定機能領域の特定を目指した新規Y染色体特異的STSマーカーの探索 (2010)
  • Author(s): 藤田尚子
  • Organizer: 第74回日本植物学会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-09