イネ細胞質雄性不稔に見られる核とミトコンドリアのゲノム障害

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 植物の生殖におけるゲノム障壁成果分析
• 研究課題/領域番号: 18075002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鳥山 欽哉 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (20183882)
• 連携研究者: 風間 智彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教 (30431464)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: イネ / 生殖 / 細胞質雄性不稔 / 稔性回復 / ミトコンドリア / ゲノム

研究概要

F1ハイブリッドライス(一代雑種品種)は超多収のため、世界の稲栽培面積の12%で栽培されている。この育種には、細胞質雄性不稔性と稔性回復遺伝子が使われている。本研究では、イネにおける3種類の細胞質雄性不稔発現機構および稔性回復機構を解明した。ミトコンドリアゲノムが花粉の運命を決定していることや、核ゲノムとミトコンドリアゲノムのせめぎ合いと和解のメカニズムを明らかにするとともに、ハイブリッドライス育種へ応用するための分子基盤を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Fertility restorer gene, Rf2, for Lead Rice-type cytoplasmic male sterility of rice encodes a mitochondrial glycine-rich protein (2011)
  • 著者名/発表者名: Itabashi E, Iwata N, Fujii S, Kazama T, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant J 巻: 65 ページ: 359-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of global genomic re-organization based on comparison of two newly sequenced rice mitochondrial genomes with cytoplasmic male sterility-related genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Kazama T, Yamada M, Toriyama K
  • 雑誌名: BMC Genomics 2010 巻: 11 ページ: 209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic-nuclear genomic barriers in rice pollen development revealed by comparison of global gene expression profiles among five independent cytoplasmic male sterile lines (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Yamada M, Fujita M, Itabashi E, Hamada K, Yano K, Kurata N, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant CellPhysiol 巻: 51 ページ: 610-620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic male sterility-associated ORF79 is toxic to plant regeneration when expressed with mitochondrial targeting sequence of ATPase gamma subunit (2010)
  • 著者名/発表者名: Kojima H, Kazama T, Fujii S, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 27 ページ: 111-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressed expression of RETROGRADE-REGULATED MALE STERILITY restores pollen fertility in cytoplasmic male sterile rice plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Toriyama K
  • 雑誌名: Proc Natl AcadSci USA 巻: 106 ページ: 9513-9518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic male sterility-related protein kinase, OsNek3, is regulated downstream of mitochondrial protein phosphatase 2C, DCW11 (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Yamada M, Torivama K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 50 ページ: 828-837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of cytoplasmic male sterility of rice with Lead Rice cytoplasm in comparison with that with Chinsurah Boro II cytoplasm. (2009)
  • 著者名/発表者名: Itabashi E, Kazama T. Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: 28 ページ: 233-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome barriers between nuclei and mitochondria exemplified by cytoplasmic male sterility (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 49 ページ: 1484-1494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression mechanism of mitochondrial ORF79 accumulation by Rf1 protein, in BT-type cytoplasmic male sterile rice (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazama T. Nakamura T, Watanabe M, Sugita M, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant J 巻: 55 ページ: 619-628
  • 査読あり
• [雑誌論文] DCW11, Down-regulated gene 11 in CW-type cytoplasmic male sterile (CMS) rice, encoding mitochondrial protein phosphatase 2C is related to CMS (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Torivama K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 49 ページ: 633-640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retrograde regulation of nuclear gene expression in CW-CMS of rice (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Komatsu S, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Mol Biol 巻: 63 ページ: 405-417
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel mutated actolactate synthase gene conferring specific resistance to pyrimidinyl carboxy herbicides in rice (2007)
  • 著者名/発表者名: Okuzaki A, Shimizu T, Kaku K, Kawai K, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Mol Biol 巻: 64 ページ: 219-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abolition of the tapetum suicide program ruins microsporogenesis (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawanabe T, Ariizumi T, Kawai-Yamada M, Uchimiya H, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 47 ページ: 784-787
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular comparison of fertility restorer genes, Rf1, Rf2 and Rf17, for cytoplasmic male sterility in rice (2010)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K. Fujii S, Itabashi E, Kazama T
  • 学会等名: 3^<rd> International Rice Congress
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 20101108-12
• [学会発表] A new resource for hybrid rice breeding-cloning of fertility restorer gene Rf17 for CW-CMS (2009)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K. Fujii S
  • 学会等名: 6^<th> International Rice Genetics Symposium 2009
  • 発表場所: Manila, Philippine
  • 年月日: 20091116-19
• [学会発表] Molecular analysis of CW-type cytoplasmic male sterility and Rf17-mediated fertility restoration for hybeid rice breeding (2009)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K, Fujii S, Toda T, Itabashi E, Yamada M, Kazama T
  • 学会等名: The 14 Australian Plant Breeding Conference and 11^<th> Society for the Advancement of Breeding Research in Asia and Oceania (SABRAO) Congress 2009
  • 発表場所: Cairns, Austlaria
  • 年月日: 20090810-14
• [学会発表] Comparative study on BT-, LD, and CW-type CMS/fertility restoration in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K
  • 学会等名: International Conference for Plant Mitochondrial Biology
  • 発表場所: Lake Tahoe, USA
  • 年月日: 20090509-14
• [学会発表] 細胞質雄性不稔イネの解析から見えてきたもの (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間智彦・藤井壮太・鳥山欽哉
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会サテライトミーティング、第11回植物オルガネラワークショップ
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] Molecular Studies on BT-, LD- and CW-types of cytoplasmic Male Sterility in Rice (2008)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K. Fujii S, Itabashi E, Kazama K
  • 学会等名: Frontiers in Sexual Plant Reproduction III
  • 発表場所: Tucson, Arizona, USA
  • 年月日: 20081017-19
• [学会発表] イネ稔ト生回復遺伝子のクローニングと機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会シンポジウム
  • 発表場所: 滋賀県立大学、彦根
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] Toward understanding the molecular mechanism of cytoplasmic male sterility/fertility restoration in rice (2008)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K
  • 学会等名: Rice mini-symposium July 23^<rd>
  • 発表場所: Cornell University, Ithaca, NY, USA
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] イネの花粉形成に関するPPR遺伝子の解析要旨集 (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間智彦・鳥山欽哉
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、札幌
  • 年月日: 2008-03-21
• [学会発表] Molecular analysis of BT, LD, CW-type cytoplasmic male sterility in rice (2007)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K
  • 学会等名: The 5^<th> International Symposium of Rice Functional Genomics
  • 発表場所: Tsukuba Japan
  • 年月日: 20071015-17
• [学会発表] Toward understanding genome barriers between nuclei and mitochondria exemplified by cytoplasmic male sterility in rice (2007)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K, Kazama T, Fujii S, Itabashi E, Iwata N
  • 学会等名: International Congress on Plant Mitochondrial Biology
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20070625-29
• [学会発表] Molecular study on cytoplasmic male sterility in rice (2006)
  • 著者名/発表者名: Toriyama K
  • 学会等名: The 100^<th> Anniversary of Tohoku University, International Symposium Frontiers in Rice Science- from Gene to Field
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20061106-08
• [図書] 植物にとっての花粉アレルゲン植物まるかじり叢書3 花はなぜ咲くの?(西村尚子著 日本植物生理学会監修 担当コラム著者) (2008)
  • 著者名/発表者名: 鳥山欽哉
  • 出版者: 化学同人
• [図書] Molecular studies on cytoplasmic male sterility-related genes and restorer genes in rice In Rice Biology in Genomics Era, Biotechnology in Agriculture and Forestry 62 (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Kazama T, Toriyama K
  • 総ページ数: 205-215
  • 出版者: Spriger-Verlag Berlin Heidelberg, Germany
• [備考]
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/bioadp/PukiWiki/index.php?FrontPage
• [備考] テレビ放送「花粉の不思議を解明」東日本放送「東北大学の新世紀」2007年12月3日
  • URL: http://www.tohoku100-tv.jp/thisweek/071203/index.html
• [産業財産権] イネCW型雄性不稔細胞質に対する稔性回復遺伝子及び稔性回復方法 (2009)
  • 発明者名: 鳥山欽哉・藤井壮太
  • 権利者名: 鳥山欽哉・藤井壮太
  • 産業財産権番号: 特許PCT/JP2009/000753
  • 出願年月日: 2009-02-21
  • 外国
• [産業財産権] イネCW型雄性不稔細胞質に対する稔性回復遺伝子及び稔性回復方法 (2008)
  • 発明者名: 鳥山欽哉・藤井壮太
  • 権利者名: 鳥山金弥・藤井壮太
  • 産業財産権番号: 特許特願2008-062879
  • 出願年月日: 2008-03-12