S複合遺伝子座の構造と葯発現遺伝子のS特異性の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11238202
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 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: 鳥山 欽哉 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20183882)
• キーワード: 自家不和合性 / ウブラナ科植物 / 自己・非自己認識 / 花粉 / 柱頭 / 認識特異性 / S複合遺伝子座 / 塩基配列変異 / 進化

研究概要

B.oleraceaとB.rapaのSRKのS領域の塩基配列を新たに18種類のSハプロタイプについて決定し、SLGの塩基配列も含め解析を行った。B.oleraceaとB.rapaの2種間で塩基配列および推定アミノ酸配列が極めて類似するペアーを7種類見出した。これらは、種分化前は同一のSハプロタイプであったと考えられた。一方、パルスフィールド電気泳動によるS遺伝子座の解析で、SRKとSLGの間、あるいはそれらの近傍に存在する遺伝子間の距離は、B.oleraceaの方がB.rapaより長いことが推定でき、種分化後にS遺伝子座にDNA断片の挿入が起こったことが示唆された。SRKやSLGの同義置換の率から、B.oleraceaとB.rapaの分化は約100万年前に起こったと推定された。B.oleraceaのS^<24>はSLGが欠失するSハプロタイプであるが、これとSRK遺伝子が類似するB.rapaのSハプロタイプでも、SLG遺伝子が検出できないことがわかった。
花粉リガンド遺伝子と考えられるSP11の相同遺伝子がB.oleraceaにも存在するかどうかをゲノミックサザンブロット分析で調べたところ、13種類のSハプロタイプでバンドが検出された。また、柱頭mRNAからRT-PCRでDNAの増幅を試みたところ、8種類のSハプロタイプで増幅が見られた。増幅したDNAの塩基配列を調べたところ、SP11様の蛋白質をコードしていることが分かった。
イエローサルソンで自家和合性をもたらすm遺伝子は、柱頭のアクアポリンの遺伝子MODの突然変異とされたが、自家不和合性の'おそめ'がイエローサルソンと同じアクアポリン遺伝子を持つことを明らかにした。'おそめ'のこの遺伝子の発現はイエローサルソン同様に低いことから、柱頭のアクアポリンの遺伝子がM遺伝子の本体ではないことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kusaba M.,Matsushita M.,Okazaki K.,Satta Y.,Nishio T.: "Sequence and structural diversity of the S locus genes from different lines with the same self-recongnition specificities in Brassica oleracea"Genetics. 154. 413-420 (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] 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] Sakamoto K.,Kusaba M.,Nishio T.: "Single seed PCR-RFLP analysis for identification of S haplotypes in commercial F,hybrid cultivars of broccoli and cabbage"Plant Cell Rep.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Okazaki K.,Kusaba,M.,Ockendon 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)
• [文献書誌] Suzuki G.,Kai N.,Hirose T.,Fukui K.,Nishio T.,Takayama S.,Isogai A.,Watanabe M.,Hinata K.: "Genomic organization of the S locus : Identification and characterization of genes in SLG/SRK region of S9 haplotype of Brassica campestris(syn.rapa)"Genetics. 153. 391-400 (1999)
• [文献書誌] Kusaba M.,Nishio T.: "Plant Biotech."1)The molecular mechanism of self-recongnition in Brassica self-incompatibility. 10 (1999)