同一種内異種ゲノムが引き起こすインセスト回避と生殖隔離の分子機構

2014 年度 実績報告書

• 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: 23113006
• 研究機関: 大阪教育大学
• 研究代表者: 鈴木 剛 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (10314444)
• 研究分担者: 諏訪部 圭太 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612) ; 渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 遺伝学 / 高等植物 / インセスト回避 / 生殖隔離 / 低分子RNA / 雄性生殖器官 / 遺伝子機能 / 分子間相互作用

研究実績の概要

本研究組織では、アブラナ科植物の自家不和合性を人為的に制御し、インセスト回避に関わる分子機構を明らかにする。また、自家不和合性に関連した雌雄間の相互作用が同一種内で生殖隔離を生みだしている現象について、これを制御する遺伝子の機能と進化を調べることにより、「遺伝子機能の多様化」との関連を明らかにする。さらに、イネを用いて雄性生殖器官特異的低分子RNAを網羅的に解析することにより、「エピジェネティックな制御」による雌雄間での「ゲノム・遺伝子相関」に関わる分子の相互作用の理解を目指す。平成26年度は、以下の３つのプロジェクトについて、おおむね順調な実験成果を得た。「シロイヌナズナを用いたインセスト回避機構解明」については、ヨーロッパ在来系統について、花粉側SCRA遺伝子に起きている3つの変異のどれが和合性の原因として重要であるかについて、形質転換シロイヌナズナを用いて明らかにした。「同一種内異種ゲノムが引き起こす新規生殖隔離遺伝子の実態解明」に関しては、Brassica rapaのSUI1遺伝子とPUI1遺伝子が種内一側性不和合性を引き起こすことの証明を完了し、レセプター・リガンドシステムが同一種内新規生殖隔離に関わる可能性を示唆した。また、近縁種の塩基配列情報から「Arabidopsis属と分岐した後にBrassica属においてSUI1/PUI1遺伝子座が出現したこと」などが明らかになった。「雌雄ゲノム・遺伝子相関因子の網羅的解析」については、イネ葯のsmall RNAの網羅的解析について、低温処理時の発現量に差がみられたmiRNAの予測標的遺伝子を対象に、5'RACE法による切断確認を行ったところ、6個の予測標的遺伝子のmRNAについて予測標的部位での切断が確認できた。

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

「シロイヌナズナを用いたインセスト回避機構解明」と「同一種内異種ゲノムが引き起こす新規生殖隔離遺伝子の実態解明」については、形質転換体による機能解析が終了し、現在進化関連のデータを出しつつあり、論文発表へ向け最終局面を迎えている。これらはいずれもインパクトのある成果として発表できると考えており、慎重にデータをまとめているところである。「雌雄ゲノム・遺伝子相関因子の網羅的解析」に関しては、機能解析に苦労しているが、分子生物学的なデータは蓄積されつつあり、これについても今後の論文発表が期待される。以上の理由から、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

シロイヌナズナとアブラナでは、相関因子である雌雄因子をセットにして進化的解析を行い、それと機能解析を合わせて投稿論文を準備する。イネの低分子RNA解析では、引き続きターゲットを絞り、ゲノム・遺伝子相関因子に関する遺伝的・エピジェネティック的な制御メカニズムを調べる。これらの研究計画により、最終年度のとりまとめとして、３種類の班内プロジェクトを統合して考察する。具体的には、植物生殖におけるゲノム・遺伝子相関現象について「遺伝子機能の多様化」との関連を多重遺伝子族の進化の観点から明らかにし、低分子RNAに関連した「エピジェネティックな制御」が雌雄間でどのように機能しているのかを理解することを目標とする。

研究成果

• [雑誌論文] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination. (2015)
  • 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, K. K., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 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] Plant omics data center: an integrated web repository for interspecies gene expression networks with NLP-based curation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Matsumura, H., Sasaki, Y., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yokoyama, K., Yano, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 ページ: e9
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu188
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduction of gibberellin by low temperature disrupts pollen development in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakata, T., Oda, S., Tsunaga, Y., Kawagishi-Kobayashi, M., Aya, K., Saeki, K., Endo, T., Nagano, K., Kojima, M., Sakakibara, H., Watanabe, M., Matsuoka, M., and Higashitani, A.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 164 ページ: 2011-2019
  • DOI: 10.1104/pp.113.234401
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polyamine oxidase 7, a terminal catabolism-type enzyme in Oryza sativa, and is specifically expressed in anthers. (2014)
  • 著者名/発表者名: Liu, T., Kim, D.-W., Niitsu, M., Maeda, S., Watanabe, M., Kamio, Y., Berberich, T., Kusano, T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 1110-1122
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation in root development response to flooding among 92 soybean lines during early growth stages. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakazono, S., Nagata, T., Matsuo, R., Kajihara, S., Watanabe, M., Ishimoto, M., Shimomura, S., Harada, K., Takahashi, R., Mochizuki, T.
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 17 ページ: 228-236
  • DOI: org/10.1626/pps.17.228
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and characterization of LIM gene family in Brassica rapa. (2014)
  • 著者名/発表者名: Park, J.-I., Ahmed, N. U., Jung, H.-J., Arasan, S. K., Chung, M.-Y., Cho, Y.-G., Watanabe, M., Nou, I.-S.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 15 ページ: 641
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 発熱植物ザゼンソウにおけるPEBP遺伝子ファミリーの同定および解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲葉靖子, 増子(鈴木)潤美, 前川春彦, 渡辺正夫, 稲葉丈人
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 自家不和合性、植物の生殖 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 山形県立鶴岡南高等学校理数科・SSH理数セミナーI・特別講義
  • 発表場所: 鶴岡
  • 年月日: 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Plant Omics Data Center (PODC): The Integrated Web Repository for Interspecies Gene Expression Networks. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takano, T., Terashima, T., Ohyanagi, H., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Sasaki, Y., Kobayashi, M., Kudo, T., Asano,S., Saito, M., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yano, K.
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] Practical uses of PODC (Plant Omics Data Center): For discovering new gene association in expression data and NLP-based knowledge data. (2015)
  • 著者名/発表者名: Asano, S., Takano, T., Terashima, S., M., Kobayashi, Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Kudo, T., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] Data mining in Plant Omics Data Center: A case of molecular chaperone and protein disulfide isomerase genes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kudo, K., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] Comparative analysis of self-incompatibility factors in genus Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, M., Matsuda, T., Nagasaka, K., Hoshiai, C., Narita, S., Nabemoto, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Yano, K., Shimizu, K.K., Takayama, S., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 春夏野菜の管理と雌雄性植物について (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 愛媛県立今治南高等学校・園芸クリエイト科
  • 発表場所: 今治
  • 年月日: 2015-02-16
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of helium plasma-treatment during pollination of Brassica species. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nabemoto, M., Ichinoseki, R., Sato, M., Tanno, C., Masuko-Suzuki, H., Sakazono, S., Suwabe, K., Suzuki, G., Ito, Y., Hidema, J., Takahashi, K., Ando, A., Watanabe, M.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXIII
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [学会発表] Data mining in Plant Omics Data Center suggests conserved gene expression networks of molecular chaperone and protein disulfide isomerase genes in different organs. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kudo, T, Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki, S., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., YokoyamaK., K., Aya, Suwabe, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Matsuoka, M., Ohyanagi, H., Yano, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXIII
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [学会発表] Comparative transcriptome analysis between pre- and post-pollination in Arabidposis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Mikako Sone, Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K.K., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXIII
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [学会発表] Establishment of Dynamic Imaging of Pollination in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, M., Ando, M., Matsuda, T., Nabemoto, M., Sone, M., Hiroi, K., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Yano, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXIII
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-13
• [学会発表] バナナからDNAをとろう (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: ふくしまサイエンススクールコミュニティーサイエンスフェア
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2014-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] 高校での課題研究が、大学・大学院での研究につながる (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 青森県立五所川原高等学校・理数科講演会
  • 発表場所: 五所川原
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] プラズマ処理がBrassica rapaの受粉反応に及ぼす影響. (2014)
  • 著者名/発表者名: 辺本萌, 一ノ関留奈, 佐藤真由, 丹野ちぐさ, 増子(鈴木)潤美, 坂園聡美, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 伊藤幸博, 日出間純, 高橋和貴, 安藤晃, 渡辺正夫
  • 学会等名: 第24回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] サイエンスリサーチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 兵庫県立豊岡高等学校SSH
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-23
  • 招待講演
• [学会発表] CA Plot Viewer and Plant Omics Data Center: A GUI-based Tool for Gene Expression Network Construction and an Integrated Web Repository for Interspecies Gene Expression Networks with NLP-based Curation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohyanagi, H., Takano, T., Terashima, S., Kobayashi, M., Kanno, M., Morimoto, K., Kanegae, H., Ozaki,S., Kudo, T., Matsumura, H., Sasaki, Y., Saito, M., Asano, S., Yokoyama, K., Aya, K., Suwabe, K., Suzuki, G., Aoki, K., Kubo, Y., Watanabe, M., Matsuoka, M., Yano, K.
  • 学会等名: The 12th International Symposimu on Rice Functional Genomics
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [学会発表] プラズマ処理が受粉反応に及ぼす影響. (2014)
  • 著者名/発表者名: 辺本萌, 一ノ関留奈, 佐藤真由, 丹野ちぐさ, 増子(鈴木)潤美, 坂園聡美, 諏訪部圭太, 鈴木剛, 伊藤幸博, 日出間純, 高橋和貴, 安藤晃, 渡辺正夫
  • 学会等名: 第9回東北育種研究集会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-11-15
• [学会発表] 遺伝子発現ネットワークの種間比較を実現する植物オミクス統合データベースPODCを用いたデータマイニング例. (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤徹，高野知之，寺島伸，小林正明，森本恭子，菅野真麻，鐘ヶ江弘美，尾崎崇一，松村駿斗，佐々木 陽平，齋藤美沙，浅野さとみ，横山幸治，安益公一朗，諏訪部圭太，鈴木剛，青木考，久保康隆，渡辺正夫，松岡信，大柳一，矢野健太郎
  • 学会等名: 第11回日本ナス科コンソシアム年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-10-25
• [学会発表] PODC活用例；トマトの遺伝子発現情報に基づくゲノム遺伝子相関の解明に向けて. (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅野さとみ，高野知之，寺島伸，小林正明，森本恭子，菅野真麻，鐘ヶ江弘美，尾崎崇一，工藤徹，佐々木 陽平，齋藤美沙，横山幸治，安益公一朗，諏訪部圭太，鈴木剛，青木考，久保康隆，渡辺正夫，松岡信，大柳一，矢野健太郎
  • 学会等名: 第11回日本ナス科コンソシアム年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-10-25
• [学会発表] ラン科植物Rhynchostylis属とNeofinetia属の細胞遺伝学的解析のためのBACライブラリー構築. (2014)
  • 著者名/発表者名: 松葉篤，藤井美樹，鈴木剛，山本真紀，向井康比己
  • 学会等名: 染色体学会第65回年会
  • 発表場所: 倉敷
  • 年月日: 2014-10-24 – 2014-10-25
• [学会発表] 遺伝子発現ネットワークの種間比較と高信頼度アノテーションの統合データベースPODC. (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野知之, 寺島伸, 小林正明, 佐々木陽平, 松村駿人, 森本恭子, 菅野真麻, 千葉洋, 多田欣史, 清水顕史, 安益公一郎, 松岡信, 渡辺正夫, 諏訪部圭太, 矢野健太郎
  • 学会等名: 第126回日本育種学会講演会
  • 発表場所: 都城
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] SSH課題研究を始めるに当たって・課題研究指導・ワタナベセッッション (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 岡山県立倉敷天城中学校・SSH特別講義
  • 発表場所: 倉敷
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 農学・生命科学入門--アブラナ科植物の自家不和合性と研究者への道-- (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 愛媛県立今治西高等学校・大学出張講義
  • 発表場所: 今治
  • 年月日: 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子発現ネットワークの種間比較と高信頼度アノテーションの統合データベース構築. (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野知之, 寺島伸, 小林正明, 佐々木陽平, 松村駿人, 森本恭子, 菅野真麻, 千葉洋, 多田欣史, 清水顕史, 安益公一朗, 松岡信, 渡辺正夫, 諏訪部圭太, 矢野健太郎
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] 植物の品種改良～毎日の食卓を見る眼が変わる～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 平成26年みやぎ県民大学
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-08-19
  • 招待講演
• [学会発表] 花を解剖してみよう (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 夏休み大学探検2014(第13回サイエンス・スクール)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] スタディツアー (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 宮城県仙台二華中学校
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] 農学・生命科学系大学教授から見た高校生の進路選択へのアドバイス (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 大阪府立天王寺高等学校・SSH天高アカデメイア
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] キャベツとブロッコリー (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 今治市立桜井小学校
  • 発表場所: 今治
  • 年月日: 2014-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] Cell type-specific RNA sequencing of papilla cell, a surface cell of pistil, by a combination of laser microdissection and next generation sequencing technologies. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suwabe, K.
  • 学会等名: The 2nd Plant Genomics Congress
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2014-05-12 – 2014-05-13
  • 招待講演
• [学会発表] 農学・生命科学入門 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 石川県立金沢泉丘高等学校・SSH特別講義
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] キャベツとブロッコリー--何が同じで何が違うの???-- (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 小松市立中海小学校・出前講義
  • 発表場所: 小松
  • 年月日: 2014-04-17
  • 招待講演
• [学会発表] レインボーフラワーの仕組みの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺正夫
  • 学会等名: 石川県立小松高等学校生物部・実験研究指導
  • 発表場所: 小松
  • 年月日: 2014-04-15
  • 招待講演
• [備考] 【大阪教育大】鈴木班アーカイブ｜研究経過報告｜新学術領域｜ゲノム・遺伝子相関
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/suzuki/