祖先的シロイヌナズナ系統から探る自殖と新種誕生の原理

• 研究領域: 植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて―
• 研究課題/領域番号: 17H05833
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 土松 隆志 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (60740107)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 自家不和合性 / 自殖 / 集団ゲノミクス / ゲノムワイド関連解析

研究実績の概要

本年度は主に以下の３つの課題について研究を行った：
(1) ゲノムワイド関連解析による自殖に関わる花形質の遺伝変異の解析：清水グループ（瀬々班）と共同で，主にユーラシアの系統を用いて，ゲノムワイド関連解析（GWAS）から花粉数に関わる遺伝変異の解析を行っている．その結果，花粉数に関わる複数の遺伝子座に自然選択の痕跡が見られることが明らかになっている（論文改訂中）．また，アフリカ・地中海の105系統についても表現型計測を行いGWASを実施した結果，ユーラシア系統でのGWASとは異なるピークが見られた．この結果は，地域集団により異なるアリルが表現型に関わることを示唆している．現在さらに系統数を増やし，200以上のアフリカ・地中海系統で解析を進めている．
(2) アフリカ系統を用いた，種間不和合性に関わる遺伝変異の解析：高山班が進めている，GWASにより同定された種間不和合性に関わる遺伝子について，アフリカ系統を用いて多型解析を行った．その結果，「種間和合型」のアリルがシロイヌナズナのユーラシア進出（約８万年前）に伴って最近急激に頻度を増したことが示唆された．この結果は，自殖の進化の後に種間不和合性は失われやすいという予測を支持している（論文改訂中）．
(3) ナス科自家不和合性システムにおける鍵・鍵穴の進化過程：高山班と共同で，ナス科自家不和合性システムにおける鍵と鍵穴（S-RNase遺伝子およびSLF遺伝子）の分子集団遺伝学的解析を進めている．

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] チューリッヒ大学(スイス)
• [国際共同研究] グレゴール・メンデル研究所(オーストリア)
• [国際共同研究] リール大学(フランス)
• [国際共同研究] チューリッヒ大学(スイス)
• [国際共同研究] グレゴール・メンデル研究所(オーストリア)
• [国際共同研究] リール大学(フランス)
• [雑誌論文] Exploring genetic diversity and signatures of horizontal gene transfer in nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Bamba, M., Aoki, S., Kajita, T., Setoguchi H., Watano, Y., Sato, S., and Tsuchimatsu, T.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1110-1120
  • DOI: 10.1094/mpmi-02-19-0039-r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plant adaptation and speciation studied by population genomic approaches (2019)
  • 著者名/発表者名: Bamba Masaru、Kawaguchi Yawako W.、Tsuchimatsu Takashi
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 61 号: 1 ページ: 12-24
  • DOI: 10.1111/dgd.12578
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 集団ゲノミクスが解き明かす植物進化のダイナミクス (2018)
  • 著者名/発表者名: TSUCHIMATSU Takashi
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 56 号: 5 ページ: 317-323
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.56.317
  • NAID: 130007635167
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
  • 年月日: 2018-04-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] NLR locus-mediated trade-off between abiotic and biotic stress adaptation in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ariga Hirotaka、Katori Taku、Tsuchimatsu Takashi、Hirase Taishi et al.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 3 号: 6 ページ: 17072-17072
  • DOI: 10.1038/nplants.2017.72
  • NAID: 120006309713
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] African genomes illuminate the early history and transition to selfing inArabidopsis thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: Durvasula Arun、Fulgione Andrea、Gutaker Rafal M.、Alacakaptan Selen Irez、Flood Pedraic J.、Neto Celia、Tsuchimatsu Takashi、Burbano Hernan A.、Pico F. Xavier、Alonso-Blanco Carlos、Hancock Angela M.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 114 号: 20 ページ: 5213-5218
  • DOI: 10.1073/pnas.1616736114
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Patterns of polymorphism at the self-incompatibility locus in 1,083 Arabidopsis thaliana genomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu, T., Goubet, P.M., Gallina, S., Holl, A.C., Fobis-Loisy, I., Berges, H., Marande, W., Prat, E., Meng, D., Long, Q., Platzer, A., Nordborg, M., Vekemans, X., Castric, V.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1878-1889
  • DOI: 10.1093/molbev/msx122
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome sequencing reveals the origin of the allotetraploid Arabidopsis suecica. (2017)
  • 著者名/発表者名: Novikova, P.Y., Tsuchimatsu, T., Simon, S., Nizhynska, V., Voronin, V., Burns, R., Fedorenko, O.M., Holm, S., Sall, T., Prat, E., Marande, W., Castric, V. and Nordborg, M.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 34 ページ: 957-968
  • DOI: 10.1093/molbev/msw299
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 集団ゲノミクスからさぐる植物の進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 雑誌名: ライフサイエンス領域融合レビュー 巻: 6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 自家受精の平行進化のゲノム基盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 神戸大学大学院農学研究科インターゲノミクスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の適応形質のゲノム科学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 京都大学生態学研究センター研究集会「異なるマクロ生物学分野のインタープレイ」
  • 招待講演
• [学会発表] アブラナ科植物における自家不和合性と自家受精の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 日本育種学会ワークショップ「アブラナ科植物における自家不和合性研究の最前線と育種現場での利用」
  • 招待講演
• [学会発表] 南米産ペチュニア属植物の自家和合系統を用いたS遺伝子座の配列解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本奈緒子，渡辺均，上原浩一，土松隆志
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 接合藻ヒメミカヅキモ種内系統間にみられるゲノム構造の変異：生殖様式の進化との関連 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口也和子，土金勇樹，西山智明，関本弘之，土松隆志
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 植物における自家不和合性と自家受精の進化：アブラナ科・ナス科植物を例に (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会シンポジウム「生態発生進化」
  • 招待講演
• [学会発表] 南米産ペチュニア属植物を用いた自家不和合性遺伝子座配列解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本奈緒子，渡辺均，上原浩一，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 2種類の生殖様式を持つ接合藻ヒメミカヅキモにおけるゲノム構造の系統間比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口也和子，土金勇樹，西山智明，関本弘之，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 全ゲノム配列解析と交互接種実験から探るマメ科植物-根粒菌間の共生特異性の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 番場大，青木誠志朗，梶田忠，瀬戸口浩彰，綿野泰行，佐藤修正，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] Diversity and horizontal gene transfer of nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments (2018)
  • 著者名/発表者名: Bamba, M., Aoki, S., Kajita, T., Watano, Y., Setoguchi, H., Sato, S., Tsuchimatsu, T.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • 国際学会
• [学会発表] 植物における自家不和合性と自家受精の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 遺伝学研究所研究会「マクロ生態学と遺伝学の融合」
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノムから探るシロイヌナズナにおける生殖システムの進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 総合研究大学院大学 先導科学考究
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナの集団ゲノムデータから探る生殖システムの進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 東北大学 第117回生態適応セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 集団ゲノミクスから探る生殖システムの進化：シロイヌナズナを例に (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 東京大学大学院理学系研究科生物科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 集団ゲノミクスから探る生殖システムの進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 千葉大学 若手植物科学の会
  • 招待講演
• [学会発表] 1001ゲノムデータから探るシロイヌナズナ自家不和合性遺伝子座の進化過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志，Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric, V
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] リシーケンスデータから探るシロイヌナズナ自家不和合性遺伝子座の進化過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志，Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric, V
  • 学会等名: 日本進化学会第19回大会
• [学会発表] Population genomics reveals the mating system evolution in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu, T.
  • 学会等名: Frontier Science in Ecology, Genetics and Genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Patterns of polymorphism at the self-incompatibility locus in 1,083 Arabidopsis thaliana genomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu T, Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric, V
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference on Plant Cell and Developmental Biology
• [図書] 分子生物学 (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Zlatanova、K. E. van Holde、田村 隆明
  • 総ページ数: 608
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807909490
• [図書] 植物はなぜ自家受精をするのか (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 総ページ数: 170
  • 出版者: 慶應義塾大学出版会
  • ISBN: 4766422996
• [図書] 科学の最前線を歩く (2017)
  • 著者名/発表者名: 東京大学教養学部
  • 総ページ数: 291
  • 出版者: 白水社
  • ISBN: 4560095639
• [備考] Tsuchimatsu Lab
  • URL: https://tsuchimatsu.wordpress.com
• [備考] Tsuchimatsu Lab