雌性両全異株を用いた重イオンビーム照射による植物Y染色体の創出モデル実験

• 研究課題/領域番号: 18657001
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河野 重行 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2008年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2007年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 加速器 / 育種学 / 遺伝学 / 進化 / ヒロハノマンテマ / 雌性両全性異株 / Y染色体 / 重イオンビーム / 雌性両全異株 / ヒロバノマンテマ

研究概要

植物性染色体の出現は極めて新しい。その起源を探るため、マンテマ属を異種交配し染色体構造が複二倍体化した雌性両全異株を作出し、重イオンビームを照射することで染色体異常と雌性不稔を同時に誘起させ、非組換え領域をもった擬似的性染色体が出現するかどうかを調査することをめざしている。
平成20年度は最終年度に当たるが、具体的には以下の課題を実施し当初の目的をほぼ達成した。<1>BAC-FISHとマルチカラー競合FISHで、マンテマ属の個々の染色体を識別できるようなBAC-FISHプローブが単離できた。<2>異種交配による雌性両全異株の作出に関しては、S. latifolia x S. conicaとs. latifolia x S. viscocaの有望株を選抜して核型解析をしているところである。<3>20年度から、重イオンビームに加えγ線照射による雌雄異株の突然変異体の作出が可能となっている。(1)重イオンビーム照射条件を検討し、植物の染色体に最大の影響を与える条件を決め、致死率、生存した個体の核型、PCRマーカーを用いたDNA損傷部位の解析が可能となった。(2)異種交配で作出した雌雄両全株や三性株に、重イオンビームを照射することで、変異体誘発によって雌雄異株化が促進されるかを調査した。(3)重イオンビーム照射で得られた雌雄異株の核型解析し、野生型株の核型解析結果と比較検討することで、減数分裂期に各染色体の対合の有無を減数分裂期の二価染色体を確かめた。(4)野生株と雌性両全異株へのγ線照射することで、重イオンビームよりより強いDNA損傷能を与えた場合の効果を調査した。(5)γ線照射で得られた雌雄異株突然変異体の核型解析を、誘導された雌雄異株に限らず変異を起こした雌性両全異株の減数分裂期の二価染色体の挙動に注目して、染色体異常と異型染色体の出現頻度を解析した。

研究成果

• [雑誌論文] The dynamic surface of dividing cyanelles and ultrastructure of the region directly below the surface in Cyanophora paradoxa. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Mogi, Y., Nishikawa, T., Miyamura, S., Nagumo, T. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Planta 229 ページ: 781-791
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物染色体の最前線 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 雑誌名: 遺伝 63 ページ: 14-15
• [雑誌論文] 雌雄異株性-性染色体ならびに雄蕊(♂)と雌蕊(♀)の選択的発達制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間祐介・河野重行
  • 雑誌名: 遺伝 63 ページ: 42-47
• [雑誌論文] 石井龍一ら編「植物の百科事典」ミトコンドリア(分担執筆) (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂木祐子・河野重行
  • 雑誌名: 朝倉出版
• [雑誌論文] The Y chromosome-specific STS marker MS2 and its peripheral regions on the Y chromosome of dioecious plant Silene latifolia (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishii, K., Sugiyama, R., Onuki, M., Kazama, Y., Matsunaga, S., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Genome 51 ページ: 251-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation effect on plant growth and partial deletionn of the Y-chromosome by heavy ion beam in Silene latifolia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishii, K., Nishihara, K., Yamanaka, K., Ishii, N., Koizumi, A. and Kawano, S.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 41 ページ: 278-278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sexuality and uniparental inheritance of chloroplast DNA in the isogamous green alga Ulva compressa (Ulvophyceae). (2008)
  • 著者名/発表者名: Kagami, Y., Mogi, Y., Arai, T., Yamamoto, M., K. and Kawano, S.
  • 雑誌名: J. Phycol. 44 ページ: 691-702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetry of eyespot and mating structure positions in Ulva compressa (Ulvales, Chlorophyta) revealed by a new FE-SEM method. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mogi, Y., Kagami, Y., Kuwano, K., Miyamura, S., Nagumo, T. and Kawano, S.
  • 雑誌名: J. Phycol. 44 ページ: 1290-1299
  • 査読あり
• [雑誌論文] An STS marker, Y202, located on the silene latifolia Y chromosome berween the chromosome distal-end satellite DNA and S1Y1. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujita, N., Ishiii, K. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cytologia 73 ページ: 159-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple FtsZ ring formation and reduplicated chloroplast DNA in Nannochloris bacillaris (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) under phosphate-enriched culture. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sumiya, N., Hirata, A, and Kaawano, S.
  • 雑誌名: J. Phycol. 44 ページ: 1476-1489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of pseudo autosomal region in the Siline latifolia Y chromosome by FISH analysis of chrosomal distal end satellite DNAs. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazama, Y., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cytogia 73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of selfish DNA and sexuality (in Japanese) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawano, S.
  • 雑誌名: Plant Morphology 19 ページ: 45-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of microsatellites in the green agla Ulva compressa (Chlorophyta). (2008)
  • 著者名/発表者名: Kagami, Y., Arai, T., Mogi, Y., Kuwano, K. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cytologia 73 ページ: 387-392
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Y chromosome-specific STS marker MS2 and its peripheral regions on the Y chromosome of the dioecious plant Silene latifolia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishii, K., Sugiyama, R., Onuki, M., Kazama, Y., Matsunaga, S., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Genome 掲載確定(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Floral and sexual mutants yielded by C-ion beam irradiation on the dioecious plant Silene latifolia. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishihara, K., Kazama, Y., Koizumi, A., Ichida, H., Hayashi, Y., Ryuto, H, Fukunishi, N., Kawano, S., and d Abe, T.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 40 ページ: 258-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patterns of asecual reproduction in Nannochloris bacillaris and Marvania geminate (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Nishikawa, T., Kajitani, H. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Planta 226 ページ: 917-927
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA content of the cell nucleus in the macroalga Porphyra yezoensis (Rhodophyta). (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama-Serisawa, K., Yamamoto, M., Fujishita, M., Endo H., Serisawa, Y., Tabata, T., Kawano, S. and Saga, N.
  • 雑誌名: Fisheries Sciences 73 ページ: 738-740
  • NAID: 10018762182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Floral development of an asexual and female-like mutant carrying two deletions in gynoecium-suppressing and stamen-promoting functional regions on the Y Chromosome of the dioectious plant silene latifolia. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, A., Amanai, Y., Ishii, K., Nishihara, K., Kazama, Y., Uchida, W., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 48 ページ: 1450-1461
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conserved relationship between FtsZ and peptidoglycan in the cyanelles of Cyanophora paradoxa similar to that in bacterial cell division. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Nishikawa, T., Kajitani, H. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Planta 227 ページ: 177-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patterns of asecual reproduction in Nannochloris bacillaris and Marvania geminate (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Nishikawa, T., Kajitani, H., Kawano, S.
  • 雑誌名: Planta (in press)
• [雑誌論文] Conserved relationship between FtsZ and peptidoglycan in the cyanelles of Cyanophora paradoxa similar to that in bacterial cell division. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Nishikawa, T., Kajitani, H., Kawano, S.
  • 雑誌名: Planta (in press)
• [雑誌論文] The clustering of four subfamilies of satellite DNA at individual chromosome ends in Silene latifolia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazama, Y., Sugiyama, R., Suto, Y., Uchida, W., Kawano, S.
  • 雑誌名: Genome ページ: 520-530
• [学会発表] 雌雄異株性-性染色体ならびに雄蕊(♂)と雌蕊(♀)の選択的発達制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小泉綾子、山中香、石井公太郎、鳥居千寛、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物生理学会第50回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Poles of SUPERMAN and WUSCHEL in the female differentiation of the dioecious plant Silene latifolia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Nishikawa, Yusuke Kazama, Makoto Fujiwara, Tomoko Abe, and Shigeyuki Kawano.
  • 学会等名: XX International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Three BAC clones containing distal regions of sex chromosomes in the dioecious plant, Silene latifolia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Ishii, Ysuhito Amanai, Yusuke Kazama, Ryouji Sugiyama, and Shigeyuki Kawano.
  • 学会等名: XX International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Asxual and bisexual mutants caused by defective sex-chromosomes in the dioecious plant, Silene latifolia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ayako Koizumi, Kiyoshi Nishihara, Kahori Yamanaka, Kotaro Ishii, Yusuke Kazama, Tomoko Abe, and Shigeyuki Kawano.
  • 学会等名: XX International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] 雌雄異株性-性染色体ならびに雄蕊(♂)と雌蕊(♀)の選択的発達制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎、藤田尚子、西山りゑ、河野重行
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの無性花と両性花変異体の花芽メリステムの発達と制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小泉綾子、山中香、西原潔、石井公太郎、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] ヒロハノマンテマのSUPERMANホモログは雌花(♀)特異的に発現し雄蕊(♂)の発達を抑制する. (2007)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介、藤原誠、小泉綾子、西原潔、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第71回大会
  • 発表場所: 野田
• [学会発表] ヒロハノマンテマ性染色体の偽常染色体領域(PAR)近傍に連鎖した対立遺伝子. (2007)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎、杉山立志、西原潔、西山りゑ、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第71回大会
  • 発表場所: 野田
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマのX染色体連鎖WUSホモログSWUSの発現と機能. (2007)
  • 著者名/発表者名: 西原潔、風間裕介、藤原誠、小泉綾子、山中香、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本遺伝学会第79回大会
  • 発表場所: 岡山
• [図書] 細胞分裂の多様性を生み出すトレボキシア藻綱の細胞壁(分担執筆).中村桂子「関わる」生命誌年刊号vol.49-52. (2007)
  • 著者名/発表者名: 山本真紀・河野重行
  • 出版者: 水曜社
• [図書] 関わる(細胞分裂の多様性を生み出すトレボキシア藻綱の細胞壁)((分担執筆)中村桂子)(生命誌年刊号vo1.49-52.) (2007)
  • 著者名/発表者名: 山本真紀, 河野重行
  • 出版者: 水曜社
• [図書] A wonder plant-microbe interaction between white campion and anther smut. (Floriculture, ornamental and plant biotechnology.)(vol. 1, pp236-242 (2006))(in J.A. Teixeira da Silva (ed)) (2006)
  • 著者名/発表者名: Uchida, W., Kazama, Y., Matsunaga, S., Kawano, S.
  • 出版者: Global Science Books Ltd.
• [図書] クロモソーム植物染色体研究の方法 (切片作成法(((分担執筆) : 福井希一、向井康比呂、谷口賢至) (2006)
  • 著者名/発表者名: 内田和歌奈, 河野重行
  • 出版者: 養賢堂
• [備考]
  • URL: http://www.ib.k.u-tokyo.ac.jp/PLSL/index.thml
• [備考]
  • URL: http://www.ib.k.u-tokyo.ac.jp/PLSL/index.html