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2012 年度 実績報告書

オオムギ条性決定遺伝子の特異的機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 10J02671
研究機関千葉大学

研究代表者

佐久間 俊  千葉大学, 大学院・園芸学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワードbarley / Vrs1 / HvHox2 / gene duplication / six-rowed spike / two-rowed spike / transcription factor / Hordeum
研究概要

オオムギは穂の形態から二条性と六条性に大別される.二条穂は主列小穂のみ穀粒をつける.一方,六条穂は側列小穂も稔実するため二条穂に比べて3倍量の穀粒をつける.条性はHD-Zip I型転写因子をコードするVrs1遺伝子に制御されることが知られている.しかし,VRS1タンパク質の分子機能や発現パターンは十分に解明されていない.また,近縁種のコムギ,イネ,トウモロコシなどにおけるVrs1相同遺伝子の存在や機能はほとんど知られていない,そこで,本研究ではオオムギでの詳細な発現解析とタンパク質機能解析,そしてイネ科での比較ゲノミクス解析を行なった.オオムギにはVrs1のパラログとしてHvHox2が存在し,HvHox2オーソログがイネ科で高度に保存されていることがわかった.HvHox2は幼穂,葉,根など全身で発現しているのに対してVrs1は幼穂だけで発現していた.Vrs1は遺伝子重複によって生じ,機能分化したということが示唆された.機能解析を進めた結果,HvHOX2とVRS1タンパク質はC末端領域に保存された転写活性化ドメインを持つことがわかった.HvHox2は他のHD-Zip遺伝子と同様,維管束に局在していた.一方,Vrs1は側列小花で特異的に発現し,特に雌蕊に局在していた.Vrs1遺伝子とは別座の六条変異体(vrsw, vrs3, vrs4, int-c)の発現解析によって,Vrs1の転写がVrs4によって促進されていることが明らかになった,以上の結果からVrs1遺伝子は遺伝子重複後に新しい発現パターンを獲得することによって機能分化し,側列小花の発達を抑制していることが明らかになった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

データをまとめ原著論文として国際誌に公表した。
国内学会で口頭発表を行ない、優秀発表賞を受賞した。

今後の研究の推進方策

Vrs1遺伝子が制御する下流遺伝子の同定に向けてマイクロアレイ解析、ChIP-seq解析などを行なう。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Divergence of expression pattern contributed to neofunctionalization of duplicated HD-Zip l transcription factor in barley2013

    • 著者名/発表者名
      Shun Sakuma, Mohammad Pourkheirandish, Goetz Hensel, Jochen Kumlehn, Nils Stein, Akemi Tagiri, Naoki Yamaji, Jian Feng Ma, Hidenori Sassa, Takato Koba, Takao Komatsuda
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 197 ページ: 939-948

    • DOI

      10.1111/nph.12068

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An eceriferum locus, cer-zv, is associated with a defect in cutin responsible for water retention in barley (Hordeum vulgare) leaves.2013

    • 著者名/発表者名
      Chao Li, Aidong Wang, Xiaoying Ma, Mohammad Pourkheira ndish, Shun Sakuma Ning Wang, Shunzong Ning, Eviatar Nevo, Christiane Nawrath, Takao Komatsuda, Guoxiong Chen
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics

      巻: 126 ページ: 637-646

    • DOI

      10.1007/s00122-012-2007-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure, transcription and post-transcriptional regulation of the bread wheat orthologs of the barley cleistogamy gene Clyl2013

    • 著者名/発表者名
      Shunzong Ning, Ning Wang, Shun Sakuma, Mohammad Pourkheirandish, Jianzhong Wu, Takashi Matsumoto, Takato Koba, Takao Komatsuda
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics

    • DOI

      10.1007/s00122-013-2052-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Population-genetic analysis of HvABCG31 promoter sequence in wild barley (Hordeum vulgare ssp. Spontaneum)2012

    • 著者名/発表者名
      Xiaoying Ma, Hanan Sela, Genlin Jiao, Chao Li, Aidong Wang, Mohammad Pourkheirandish, Dmitry Weiner, Shun Sakuma, Tamar Kingman, Eviatar Nevo, Takao Komatsuda, Abraham Korol, Guoxiong Chen
    • 雑誌名

      BMC Evolutionary Biology

      巻: 12

    • DOI

      10.1186/1471-2148-12-188

    • 査読あり
  • [学会発表] HD-ZIP I型転写因子の機能分化によるオオムギ側列小花の発達抑制2012

    • 著者名/発表者名
      佐久間 俊
    • 学会等名
      日本育種学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-09-14
  • [備考]

    • URL

      http://www.h.chiba-u.jp/iden/

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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