• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2014 年度 実績報告書

交雑適合性に関わる遺伝子間の調和と軋轢の分子機構

計画研究

研究領域ゲノム・遺伝子相関:新しい遺伝学分野の創成
研究課題/領域番号 23113002
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

高山 誠司  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (70273836)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 植物 / 進化 / エピジェネティクス / 自家不和合性 / 優劣性
研究実績の概要

以下2項目のゲノム遺伝子相関現象の解明を目的として研究を行った。
1.対立遺伝子間におけるエピジェネティックな優劣性発現制御機構の解明
アブラナ科植物Brassica rapaにおいて新たに見出された低分子RNAの一分子種Smi2が、class-IIに属するSハプロタイプ間の直線的な優劣性(S44 > S60 > S40 > S29)を決定する因子である可能性が強く示唆された。優性側Sハプロタイプより作られるSmi2は、いずれも劣性側SハプロタイプのSP11プロモーター領域と高い相同性を示し、当該遺伝子のDNAメチル化、サイレンシングを誘導しているものと予測された。また、最劣性のS29ハプロタイプでは、塩基置換によりSmi2が前駆体から切り出されておらず、それが他のSハプロタイプのサイレンシングを誘導しない理由である可能性が示唆された。
2.遺伝子重複を介した非自己対立遺伝子認識機構の解明
花粉トランスクリプトーム解析より、ナス科植物Petunia hybridaの各Sハプロタイプは16-20の花粉因子SLFsを持ち、それらは18種類のタイプに分類されることが判明した。また、SLFsの配列上にはSハプロタイプ間で多数の組換えが検出され、進化の過程でgene conversion等によりSLFsの受け渡しが行われてきたことが示唆された。また、このgene conversionを介したSLFsの受け渡しが、自家和合性株への自然変異にも寄与していることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1.対立遺伝子間におけるエピジェネティックな優劣性発現制御機構の解明
アブラナ科植物B. rapaの自家不和合性花粉因子の対立遺伝子間に認められる複雑な優劣性関係を説明しうる低分子RNAを発見することに成功した。実験的証明を目指して進めている形質転換実験も順調に進んでおり、本機構の優劣性への普遍的関与を証明できるものと期待している。
2.遺伝子重複を介した非自己対立遺伝子認識機構の解明
ナス科植物の自家不和合性の非自己認識に関与する花粉因子を網羅的に同定すると共に、これら多数の花粉因子が生み出されてくる過程で、遺伝子重複に加え、自家不和合性遺伝子座では起きないと考えられていたgene conversionが起きているという新たな発見をし、世界に先駆けて報告することができた。

今後の研究の推進方策

1.対立遺伝子間におけるエピジェネティックな優劣性発現制御機構の証明
新たに見出した低分子RNA(Smi2)について、自家不和合性花粉因子の対立遺伝子間の複雑な直線的優劣性を決定する因子であることを形質転換実験等により証明し報告する。また、雌ずい因子の対立遺伝子間の優劣性の機構にも類似の機構が関与している可能性を検証する。また、低分子RNAが劣性側対立遺伝子の発現を強力に抑制する分子機構についても解明を進める。
2.遺伝子重複を介した非自己対立遺伝子認識機構の解明
花粉因子遺伝子周辺の塩基配列を複数のSハプロタイプ間で比較解析し、非自己認識系が進化してきた道筋について最新の分子モデルを提唱する。自己認識系と非自己認識系の進化過程における相違点を考察する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuda T, Matsushima M, Nabemoto M, Osaka M, Sakazono S, Masuko-Suzuki H, Takahashi H, Nakazono M, Iwano M, Takayama S, Shimizu KK, Okumura K, Suzuki G, Watanabe M, Suwabe K
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 56 ページ: 663-673

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu209

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gene duplication and genetic exchange drive the evolution of S-RNase-based self-incompatibility in Petunia2015

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Kubo, Timothy Paape, Masaomi Hatakeyama, Tetsuyuki Entani, Akie Takara, Kie Kajihara, Mai Tsukahara, Rie Shimizu-Inatsugi, Kentaro K. Shimizu, Seiji Takayama
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 1 ページ: 14005

    • DOI

      10.1038/nplants.2014.5

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ubiquitin-proteasome-mediated degradation of S-RNase in a solanaceous cross-compatibility reaction.2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Entani, Ken-ichi Kubo, Shin Isogai, Yoichiro Fukao, Masahiro Shirakawa, Akira Isogai, Seiji Takayama
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 78 ページ: 1014-1021

    • DOI

      10.1111/tpj.12528

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 遺伝子重複と遺伝子交換がS-RNase型自家不和合性の進化をドライブする2015

    • 著者名/発表者名
      久保健一、Timothy Paape、畠山剛臣、円谷徹之、清水(稲継)理恵、清水健太郎、高山誠司
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-18
  • [学会発表] Pollen-stiguma interaction in the Brassicaceae2015

    • 著者名/発表者名
      Sota Fujii、Meguni Iwano、Kanae Ito、Seiji Takayama
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会シンポジウム「Molecular dissection of reproductive processes in plants」
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の自家不和合性機構の多様性と進化2014

    • 著者名/発表者名
      久保健一、円谷徹之、岩野恵、高山誠司
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会ワークショップ「動植物における生殖戦略とその分子基盤」
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-11-26
  • [備考] 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科細胞間情報学研究室

    • URL

      http://bsw3.naist.jp/takayama/

  • [備考] ゲノム・遺伝子相関―新しい遺伝学分野の創成ー

    • URL

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

URL: 

公開日: 2016-06-01  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi