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2020 年度 実績報告書

複二倍体種形成時の受粉・ゲノム安定性に機能する「鍵と鍵穴」因子の解析

計画研究

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 16H06470
研究機関東北大学

研究代表者

渡辺 正夫  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)

研究分担者 鈴木 剛  大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
諏訪部 圭太  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワードアブラナ科植物 / 雌雄間自他認識システム / 複二倍体種形成 / 生殖隔離 / 給水反応
研究実績の概要

高等植物の生殖過程には、「他の植物種と交雑することなく自らのゲノムを維持するシステム」が存在するとともに、種内の遺伝的多様性を保持する機構である自家不和合性(SI)に雌雄間自他識別システムがあり、これには、リガンド・レセプターという「鍵と鍵穴」が機能している。一方、「鍵と鍵穴」が機能せず、SIを失った複二倍体種も自然界には多く存在する。両親複二倍体種はSIであり、その種から合成した人工複二倍体種もSIを維持するのに対して、栽培化の歴史の中で選抜された自然複二倍体種は自家和合性(SC)に変化している。本研究では、この変化に着目し、倍数性・ゲノム安定性という観点から複二倍体種がSIからSCへと変化できる分子機構に関わる「鍵と鍵穴」を領域内共同研究として展開し、解明することを目的とする。さらに関連した「鍵と鍵穴」分子の機能解析も行う。
本年度は、Brassica napusにおける受粉システムの変化を理解するために、表現型と連鎖したゲノムマーカーを単離し、ゲノム構造から制御因子の単離を試みた。しかしながら、個体毎で異なるマーカーが連動し、単純な遺伝現象で説明することはできない不和合性であることが推定できた。日本系統のB. rapaの解析から、一側性不和合性のSUI1は機能型の遺伝子とdominant-negativeな制御をしていると思える遺伝子を単離できた。また、花粉側のPUI1については対立遺伝子によって、遺伝子重複した系統があることを見いだした。SP11様遺伝子に対応する受容体キナーゼの受容体領域との結合を検証し、特異的な結合であり、花粉管伸長に寄与していると考えられた。
アウトリーチ活動も行い、50件を超える出前講義等を行い、講義後の手紙に返事を書き、実施した小学校、高校の教員から高い評価を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

今年度はコロナ禍ではあるが、リモートでのアウトリーチ活動を40件(1,918人)に対して行い、いずれも盛況であった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 順天大学/忠南大学(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      順天大学/忠南大学
  • [雑誌論文] Two aquaporins, SIP1;1 and PIP1;2, mediate water transport for pollen hydration in the Arabidpsis pistil.2021

    • 著者名/発表者名
      Windari, E. A., Ando, M., Mizoguchi, Y., Shimada, H., Ohira, K., Kagaya, Y., Higashiyama, T., Takayama, S., Watanabe, M., and Suwabe, K.
    • 雑誌名

      Plant Biotechnol.

      巻: 38 ページ: 77-87

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1207a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of self-incompatible Brassica napus lines lacking SP11 expression.2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Okamoto, M., Hikichi, E., Ogawa, M., Takada, Y., Suzuki, G., Takayama, S., and Watanabe, M.
    • 雑誌名

      Genes Genet. Syst.

      巻: 95 ページ: 111-118

    • DOI

      10.1266/ggs.19-00050

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Double-locking mechanism of self-compatibility in Arabidopsis thaliana: the synergistic effect of transcriptional depression and disruption of coding region in the male specificity gene.2020

    • 著者名/発表者名
      Suwabe, K., Nagasaka, K., Windari, E. A., Hoshino, C., Ota, T., Takada, M., Kitazumi, A., Masuko-Suzuki, H., Kagaya, Y., Yano, K., Tsuchimatsu, T., Shimizu, K. K., Takayama, S., Suzuki, G., and Watanabe, M.
    • 雑誌名

      Front. Plant Sci.

      巻: 11 ページ: 576140

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.576140

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanism of self/nonself- discrimination in Brassica self-incompatibility.2020

    • 著者名/発表者名
      Murase, K., Moriwaki, Y., Mori, T., Xiao, L., Masako, C., Takada, Y., Maesaki, R., Mishima, M., Fujii, S., Hirano, Y., Kawabe, Z., Nagata, K., Terada, T., Suzuki, G., Watanabe, M., Shimizu, K., Hakoshima, T., and Takayama, S.
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 11 ページ: 4916

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18698-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nagaharu U.2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, M., Suzuki, G., Endo, M., Park, J.-I., Masuko-Suzuki, H., and Nonomura, K.
    • 雑誌名

      Chromosome Sci.

      巻: 23 ページ: 15-16

    • DOI

      10.11352/scr.23.1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 屋久島ハマダイコンの自然集団におけるS対立遺伝子の空間的遺伝構造の解析2021

    • 著者名/発表者名
      福島和紀, 鹿股とほこ, 金あおい, 増子(鈴木)潤美, 伊藤加奈, 尾形定義, 高田美信, 小松原幸弘, 中村幹, 渡邉卓実, 小泉沙織, 讃岐斉, Jong-In Park, 新倉聡, 諏訪部圭太, 藤井壮太, 村瀬浩司, 高山誠司, 鈴木剛, 渡辺正夫
    • 学会等名
      日本育種学会 第139回講演会
  • [学会発表] 屋久島のハマダイコン野生集団における自家不和合性雌側因子SRKアリルの遺伝的多様性2020

    • 著者名/発表者名
      福島和紀, 鹿股とほこ, 金あおい, 増子(鈴木)潤美, 高田美信, 尾形定義, 小松原幸弘, 中村幹, 渡邉卓実, 小泉沙織, 讃岐斉, Jong-In Park, 新倉聡, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 渡辺正夫
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] アブラナ科作物の生理・生態-遺伝、育種、生殖システムからの考察-2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺正夫
    • 学会等名
      第21回日本有機農業学会大会
    • 招待講演
  • [備考] 新学術領域研究「植物新種誕生の原理」

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/plant/

  • [備考] 東北大学大学院 生命科学研究科 植物分子育種分野

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/

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公開日: 2022-12-28  

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