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花粉稔性回復遺伝子の不完全優性アレルを利用した細胞質雄性不稔性発現機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K05564
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分39010:遺伝育種科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

久保 友彦  北海道大学, 農学研究院, 教授 (40261333)

研究分担者 本間 雄二朗  北見工業大学, 工学部, 助教 (30800495)
北崎 一義  北海道大学, 農学研究院, 助教 (60532463)
田口 和憲  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 上級研究員 (80414754)
松平 洋明  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 主任研究員 (90549247)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードテンサイ / 細胞質雄性不稔 / 稔性回復遺伝子 / ミトコンドリア / 細胞質雄性不稔性 / 葯 / 生殖制御 / 花粉発達
研究成果の概要

細胞質雄性不稔性(CMS)の発現を変化させる遺伝子を稔性回復遺伝子(Rf)という。Rf遺伝子座から作用力が異なる様々な対立遺伝子が見つかることがわかった。これらはCMS原因遺伝子産物の特定のフォームを作用力に応じて減ずる。このことを利用して、CMS発現機構の解析を行った。その結果、葯形態やミトコンドリアの異常が段階的に異なることがわかった。こうした異常は葯発達のある時期に突然現れることもわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のCMS研究では、Rfの優性と劣性の2つの対立遺伝子しか利用されていなかった。一方で、ゲノムDNA塩基配列の多様性からはRfに様々な対立遺伝子がある可能性が暗示されていたものの、これを検証した例はなかった。今回、テンサイのRfが複対立遺伝子であり、そのことを利用してCMSのメカニズムを研究することが可能であることを実証した。すなわち、CMS原因遺伝子の作用が段階的に減少するような状況を作り出し、ミトコンドリアや葯発達プログラムにいかなる影響があるのかを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A Lineage-Specific Paralog of Oma1 Evolved into a Gene Family from Which a Suppressor of Male Sterility-Inducing Mitochondria Emerged in Plants2020

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Takumi、Kagami Hiroyo、Katsuyama Takaya、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 12 号: 12 ページ: 2314-2327

    • DOI

      10.1093/gbe/evaa186

    • NAID

      120006939393

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The molecular basis for allelic differences suggests Restorer-of-fertility 1 is a complex locus in sugar beet (Beta vulgaris L.)2020

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Takumi、Matsunaga Muneyuki、Matsui Katsunori、Itoh Kanna、Kuroda Yosuke、Matsuhira Hiroaki、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • 雑誌名

      BMC Plant Biology

      巻: 20 号: 1 ページ: 503-503

    • DOI

      10.1186/s12870-020-02721-9

    • NAID

      120006896742

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] What Does the Molecular Genetics of Different Types of Restorer-of-Fertility Genes Imply?2020

    • 著者名/発表者名
      Kubo Tomohiko、Arakawa Takumi、Honma Yujiro、Kitazaki Kazuyoshi
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 9 号: 3 ページ: 361-361

    • DOI

      10.3390/plants9030361

    • NAID

      120006812534

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How did a duplicated gene copy evolve into a restorer-of-fertility gene in a plant? The case of Oma12019

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Takumi、Sugaya Hajime、Katsuyama Takaya、Honma Yujiro、Matsui Katsunori、Matsuhira Hiroaki、Kuroda Yosuke、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 6 号: 11 ページ: 190853-190853

    • DOI

      10.1098/rsos.190853

    • NAID

      120006764205

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A fertility-restoring genotype of beet (Beta vulgaris L.) is composed of a weak restorer-of-fertility gene and a modifier gene tightly linked to the Rf1 locus2018

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Takumi、Uchiyama Daisuke、Ohgami Takashi、Ohgami Ryo、Murata Tomoki、Honma Yujiro、Hamada Hiroyuki、Kuroda Yosuke、Taguchi Kazunori、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 6 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0198409

    • NAID

      120006471032

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification and characterization of a semi-dominant restorer-of-fertility 1 allele in sugar beet (Beta vulgaris)2018

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Takumi、Ue Sachiyo、Sano Chihiro、Matsunaga Muneyuki、Kagami Hiroyo、Yoshida Yu、Kuroda Yosuke、Taguchi Kazunori、Kitazaki Kazuyoshi、Kubo Tomohiko
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics

      巻: 132 号: 1 ページ: 227-240

    • DOI

      10.1007/s00122-018-3211-6

    • NAID

      120006776811

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] テンサイ細胞質雄性不稔性における不完全な花粉稔性回復の微細構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤 栞奈 ,北崎 一義 ,桂 直幸 ,松平 洋明 ,黒田 洋輔 ,久保 友 彦
    • 学会等名
      日本育種学会第139回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] テンサイ花粉稔性回復遺伝子Rf1の分子進化について2021

    • 著者名/発表者名
      荒河匠 、鏡豊代 、勝山嵩也 、菅谷元 、黒田洋輔 、松平洋明 、北崎一義 、久保友彦
    • 学会等名
      日本育種学会第139回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 花粉不稔ミトコンドリアを抑制する核遺伝子の分子進化2020

    • 著者名/発表者名
      荒河匠 、鏡豊代 、勝山嵩也 、菅谷元 、黒田洋輔 、松平洋明 、北崎一義 、久保友彦
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ビート花粉稔性回復遺伝子誕生には遺伝子重複が関与した2020

    • 著者名/発表者名
      荒河 匠、菅谷 元、松井 克憲、北崎 一義、久保 友彦
    • 学会等名
      日本育種学会第137回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] テンサイ花粉稔性回復遺伝子Rf1における対立遺伝子の強さについて2019

    • 著者名/発表者名
      荒河匠、松永宗幸、上幸代、松井克憲、伊藤栞奈、北崎一義、久保友彦
    • 学会等名
      日本育種学会、第135回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガーデンビート遺伝資源における維持系統遺伝子型同定の試み2019

    • 著者名/発表者名
      鹿俣陽平、北崎一義、久保友彦
    • 学会等名
      NPO法人グリーンテクノバンクてん菜研究会第17回技術発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 育種形質として現れる核と細胞質の相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      久保友彦、荒川匠、北崎一義
    • 学会等名
      日本育種学会、第136回講演会・第61回シンポジウム(シンポジウム・ワークショップ)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テンサイ細胞質雄性不稔における不完全な花粉稔性回復の遺伝子発現解析2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 栞奈 ,荒河 匠 ,松平 洋明 ,黒田 洋輔 ,北﨑 一義 ,久保 友彦
    • 学会等名
      日本育種学会、第136回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 由来の異なるテンサイrf1対立遺伝子の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      松井 克憲, 荒川 匠, 松平 洋明, 黒田 洋輔, 北崎 一義, 久保 友彦
    • 学会等名
      日本育種学会、第136回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガーデンビートにおける稔性回復遺伝子の多様性に関する予備的調査2019

    • 著者名/発表者名
      鹿俣陽平、柏倉淳、北崎一義、久保友彦
    • 学会等名
      日本育種学会、第136回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガーデンビートにおけるミトコンドリアDNAと花粉稔性回復遺伝子の多様性2019

    • 著者名/発表者名
      鹿俣陽平、柏倉淳、北崎一義、久保友彦
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] テンサイ花粉稔性回復遺伝子 Rf1における対立遺伝子の強さについて2019

    • 著者名/発表者名
      荒河 匠、松永 宗幸、上 幸代、松井 克憲、伊藤 栞奈、北崎 一義、久保 友彦
    • 学会等名
      日本育種学会 第135回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular interaction of cytoplasmic male sterility in sugar beet2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Arakawa, Kazuyoshi Kitazaki, Muneyuki Matsunaga, Rika Yui-Kurino, Hiroaki Matsuhira, Tetsuo Mikami, Tomohiko Kubo
    • 学会等名
      76th The International Institute of Sugar Beet Research (IIRB) Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular basis of nuclear-mitochondrial interaction in cytoplasmic male sterility in sugar beet2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Arakawa, Kazuyoshi Kitazaki, Muneyuki Matsunaga, Rika Yui-Kurino, Hiroaki Matsuhira, Tetsuo Mikami, Tomohiko Kubo
    • 学会等名
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テンサイCMSの花粉稔性にはpreSATP6複合体の蓄積量が相関する2018

    • 著者名/発表者名
      荒河 匠, 上 幸代, 佐野 千紘, 鏡 豊代, 吉田 有宇, 北﨑 一義, 久保 友彦
    • 学会等名
      第134回日本育種学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 花粉稔性回復遺伝子の分子進化過程は核-ミトコンドリアコンフリクト仮説に符合するか2018

    • 著者名/発表者名
      荒河 匠, 勝山 嵩也, 菅谷 元, 本間 雄二朗, 佐野 千紘, 久保 友彦
    • 学会等名
      第2回 日本共生生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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