アブラナ科植物の系統分化と自家不和合性の分子進化に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10460001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西尾 剛 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (30301039)
• 研究分担者: 高畑 義人 岩手大学, 農学部, 教授 (10133894)
• キーワード: アブラナ科植物 / Brassica連 / 系統分類 / SLR1遺伝子 / 自家不和合性 / S複合遺伝子座 / 進化

研究概要

アブラナ科の5種を新たに用い、ゲノムDNAからSLR1遺伝子(S-locus related gene 1)に特異的なプライマーによりDNAを増幅し、クローニングして塩基配列を決定した。増幅したDNAの塩基配列はBrassica oleraceaのSLR1遺伝子と76.7〜91.2%の相同性を示し、いずれの種も途中にストップコドンは含まず、415から422アミノ酸をコードしていた。推定アミノ酸配列はB.oleraceaのSLR1と56.1〜97.1%の相同性を示し、保存された12個のシステイン残基を全て保有していたことから、増幅したDNAはそれぞれの種のSLR1遺伝子であると考えられた。
昨年度決定した7種のSLR1遺伝子と既報の6種のデータを含めて推定アミノ酸配列の相同性を比較したところ、もっとも高い相同性を示したのはSinapis albaとSinapi sarvensisとの間であり、98.3%の相同性、次いでB.oleraceaとBrassica villosaの間で、97.1%であった。これらは互いに同じ属あるいは亜属に属する種であるが、Brassica tournefortiiとEruca sativaの間で91.4%の高い相同性が見られたのは注目される。
自家不和合性の自己認識特異性に関与するSRK遺伝子、及びSRKと相同性が高く密に連鎖するSLG遺伝子の塩基配列を4種の間で比較した。B.oleraceaとBrassica rapeおよびBrassica napusの比較では、これらの遺伝子において種間で極めて高い相同性を示す組み合わせがあり、これら3種の分化前には同じ遺伝子であったと推定される対立遺伝子が見出された。これら3種とRaphanus sativusとの比較では、このように高い相同性を示す対立遺伝子は見出せなかったが、多数の遺伝子の相同性と変異の比較から、自家不和合性の自己認識特異性に関与するS複合遺伝子座の分化はこれらの種や属の分化前に起こったと考えられる。また、巨大DNA断片の分析から、種分化のときあるいはその後にS複合遺伝子座にDNA断片の挿入や欠失が起こったことが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki G.,Watanabe M.,Nishio T.: "Physical distances between S-locus genes in various S haplotypes of Brassica rapa and B.Oleracea"Theor.Appl.Genet.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Nishio T.,Kusaba K.: "Sequence diversity of SLG and SRK in Brassica oleracea L"Ann.Bot.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Kusaba M.,Matsushita M.,0kazaki K.,Satta Y.,Nishio T.: "Sequence and structural diversity of the S locus genes from different lines with the same self-recognition specificities in Brassica oleracea"Genetics. 154. 413-420 (2000)
• [文献書誌] 0kazaki K.,Kusaba M.,0ckendon DJ,Nishio T.: "Characterization of S tester lines in Brassica oleracea: Polymorphism of restriction fragment length of SLG homologues and isoelectric points of S-locus glycoproteins"Theor.Appl.Genet.. 98. 1329-1334 (1999)