植物生殖における雌雄自他認識機構の分子メカニズム解明

• 研究課題/領域番号: 16H05066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 諏訪部 圭太 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612)
• 研究分担者: 加賀谷 安章 三重大学, 地域イノベーション推進機構, 准教授 (20335152)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 遺伝学 / 植物生殖 / 花粉認識機構 / 受粉 / シロイヌナズナ / 自家不和合性 / トランスクリプトーム

研究成果の概要

「植物はいかにして種の存続と繁栄を両立する生殖を成し遂げているのか？」に答えを出すために、植物生殖における細胞間相互作用機構の1つである「自家不和合性」に焦点を絞り、それを制御する因子（遺伝子）の解明に取り組んだ。正逆遺伝学を組み合わせた研究を行い、①自他認識以降のシグナル伝達システムには転写調節を含む複数の調節因子による複合的・階層的シグナル伝達が機能していること、②花粉拒絶は受粉反応の各ステップを段階的に阻害することで複合的に制御されていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物が種の存続と繁栄を両立させるために進化の過程で獲得した生殖戦略メカニズムである自家不和合性は、トーマス・ナイトやチャールズ・ダーウィンによる提唱から140年を経た現在においてもその分子メカニズムはほとんど解明されていない。このような歴史的背景に対し、本研究はその本質を司る因子と分子メカニズムの一端を明らかにした。本成果は、受粉人為コントロールや自家不和合性安定化によるアブラナ科野菜の新採種技術確立のための情報基盤として波及できる。

研究成果

• [国際共同研究] Chungnam National University/Sunchon National University(韓国)
• [国際共同研究] Sunchon National University/Chungnum National University(韓国)
• [国際共同研究] Sunchon National University/Chungnum National Uuniversity(韓国)
• [雑誌論文] Genetic and tissue-specific RNA-sequencing analysis of self-compatible mutant TSC28 in <i>Brassica rapa</i> L. toward identification of a novel self-incompatibility factor (2019)
  • 著者名/発表者名: Osaka, M., Nabemoto, M., Maeda, S., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Ito, K., Takada, Y., Kobayashi, I., Lim, Y. P., Nakazono, M., Fujii, S., Murase, K., Takayama, S., Suzuki, G., Suwabe, K., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 94 号: 4 ページ: 167-176
  • DOI: 10.1266/ggs.19-00010
  • NAID: 130007738050
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2019-08-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Abscisic acid-mediated developmental flexibility of stigmatic papillae in response to ambient humidity in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., Ochiai, K., Egusa, W., Morimoto, H., Sakazono, S., Osaka, M., Nabemoto, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 93 号: 5 ページ: 209-220
  • DOI: 10.1266/ggs.18-00025
  • NAID: 130007547247
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2018-10-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Duplicated pollen-pistil recognition loci control intraspecific unilateral incompatibility in Brassica rapa (2017)
  • 著者名/発表者名: Takada Yoshinobu、Murase Kohji、Shimosato-Asano Hiroko、Sato Takahiro、Nakanishi Honoka、Suwabe Keita、Shimizu Kentaro K.、Lim Yong Pyo、Takayama Seiji、Suzuki Go、Watanabe Masao
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 3 号: 7 ページ: 17096-17096
  • DOI: 10.1038/nplants.2017.96
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative analysis of microRNA profiles of rice anthers between cool-sensitive and cool-tolerant cultivars under cool-temperature stress (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Maeda, Satomi Sakazono, Hiromi Masuko-Suzuki, Midori Taguchi, Kaori Yamamura, Kuniaki Nagano, Takashi Endo, Kenichi Saeki, Masaaki Osaka, Moe Nabemoto, Kana Ito, Toru Kudo, Masaaki Kobayashi, Mizuho Kawagishi, Kotomi Fujita, Hikaru Nanjo, Tomoe Shindo, Kentaro Yano, Go Suzuki, Keita Suwabe, and Masao Watanabe
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 91 号: 2 ページ: 97-109
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00056
  • NAID: 130005421208
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of reference genes for quantitative expression analysis using large-scale RNA-seq data of <i>Arabidopsis thaliana</i> and model crop plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Kudo, Yohei Sasaki, Shin Terashima, Noriko Matsuda-Imai, Tomoyuki Takano, Misa Saito, Maasa Kanno, Soichi Ozaki, Keita Suwabe, Go Suzuki, Masao Watanabe, Makoto Matsuoka, Seiji Takayama, Kentaro Yano
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 91 号: 2 ページ: 111-125
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00065
  • NAID: 130005421205
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Genomic structural variation in the self-incompatibility locus causes a transition from outcrossing to selfing in amphidiploid Arabidopsis kamchatica. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 学会等名: 4th Edition of Global Conference on Plant Science and Molecular Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Morphological aspect and molecular mechanism of Pollen hydration on pollination in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takada, M., Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 学会等名: 4th Edition of Global Conference on Plant Science and Molecular Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Developmental flexibility of stigmatic papilla cell in response to abiotic stress in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • 著者名/発表者名: Egusa, W., Takada, M., Takeda, S., Ochiai, K., Sakazono, S., Osaka, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXVII
  • 国際学会
• [学会発表] Pollen hydration mechanism on pollination in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXVII
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological aspect and molecular mechanism of pollen hydration on pollination in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: International Plant Molecular Biology 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Novel unilateral incompatibility in Brassica rapa is regulated by duplicated self-incompatibility genes, PUI1 and SUI1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, Y., Murase, K., Shimosato-Adano, H., Sato, T., Nakanishi, H., Suwabe, K., Shimizu, K. K., Lim, Y. P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
  • 学会等名: Plant & Animal Genome XXVI
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ABA-mediated flexibility of female stigmatic papillae development in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Egusa, S. Takeda, K. Ochiai, H. Morimoto, S. Sakazono, M. Osaka, M. Nabemoto, Y. Kagaya, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: International Plant & Animal Genome XXV
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2017-01-14
  • 国際学会
• [学会発表] Pollen-cysteine rich peptide CR3 regulates pollen germination in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Morimoto, W. Egusa, C. Arakawa, H. Masuko-Suzuki, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: International Plant & Animal Genome XXV
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2017-01-14
  • 国際学会
• [学会発表] ABA-mediated stress response mechanism modulates stigmatic papillae development in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: Egusa, W., Takeda, S., Ochiai, K., Morimoto, H., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 学会等名: Global Conference on Plant Science and Molecular Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Identification and characterization of the novel pollen-stigma recognition factors for unilateral incompatibility in Brassica rapa. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takada, Y., Murase, K., Shimosato-Adano, H., Sato, T., Nakanishi, H., Suwabe, K., Shimizu, K. K., Lim, Y. P., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Brassica rapaの種内一側性不和合性を制御するSUI1-PUI1遺伝子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田美信, 鈴木剛, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 中西ほのか, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
• [学会発表] 自己花粉を認識するリガンド・レセプター遺伝子セットの重複が非自己花粉の拒絶を引き起こす (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田美信, 鈴木剛, 中西ほのか, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
  • 学会等名: 日本遺伝学会
• [学会発表] Brassica rapaのA04染色体には新規生殖障壁遺伝子が存在する (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田美信, 中西ほのか, 村瀬浩司, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, Yong Pyo Lim, 清水健太郎, 高山誠司, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 渡辺正夫
  • 学会等名: 日本染色体学会
• [学会発表] Brassica rapaの種内一側性不和合性を支配する花粉・柱頭認識因子の決定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田美信, 村瀬浩二, 浅野(下里)裕子, 佐藤陽洋, 中西ほのか, 諏訪部圭太, Lim Yong Pyo, 清水健太郎, 高山誠司, 鈴木剛, 渡辺正夫
  • 学会等名: 日本育種学会第132回講演会
• [学会発表] レーザーマイクロダイセクション-マイクロアレイ法によるトマト高温肥大不良果発生に関連する遺伝子の網羅的探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長菅香織, 諏訪部圭太, 高橋宏和, 矢野加奈子, 上野広樹, 松尾哲, 今西俊介
  • 学会等名: 園芸学会平成29年度秋季大会
• [学会発表] アブラナ科植物の穂発芽抑制メカニズムの解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕子、笹岡万優子、行本尭史、加賀谷安章
  • 学会等名: 第7回地域イノベーション学会大会
• [学会発表] 抽苔特性に影響せず早く発芽する種子の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塩崎智裕、藤田明香里、加賀谷安章
  • 学会等名: 第7回地域イノベーション学会大会
• [学会発表] CR3, a pollen cysteine-rich peptide, induces pollen germination. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morimoto, W. Egusa, C. Arakawa, H. Masuko-Suzuki, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: The 27th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会