アブラナ科植物の自家不和合性と耐病性を制御する下流因子との共通性とクロストーク

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04854
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 自家不和合性 / アブラナ科植物 / 耐病性 / QTL解析 / 情報伝達 / 遺伝学 / 育種学 / バイオインフォマティクス

研究実績の概要

アブラナ科植物の自家不和合性研究では、S遺伝子機能解析に主眼が置かれ、S遺伝子の実態解明が行われてきた。一方で、SRK、MLPKの下流因子は世界的研究にも関わらず、未解明のままである。この未解明下流因子の解明は、自家不和合性を利用した採種、育種学的に重要であるだけでなく、植物科学における細胞内情報伝達の分子レベルでの理解にも貢献でき、将来的な分子育種の可能性も秘めている。
これまでの申請者による研究から下流因子が機能しなくなった可能性がある自家和合性(SC)系統を単離し、その染色体上の位置の同定を行ってきた。本研究では、このSC系統を材料として、QTL解析、NGSを用いたゲノム解析を融合し、S遺伝子下流因子をコードする遺伝子の単離・解析を目標とする。2つの変異系統、SC-a、SC-b系統は遺伝的に異なる遺伝子座の変異であることを同定しており、複数の下流因子を単離でき、これまでに単離された因子とのネットワークも理解できることが期待される。これまでの多くの研究から自家不和合性と耐病性・植物免疫との類似性が見いだされており、この2つの点を融合したような研究の展開を目的とする。
本年度は、SC-a系統では、RNAi法により、Bc-A1-1遺伝子発現抑制系統が自家和合性に変化したことから、CRISPR-Cas9によるゲノム編集で、完全な遺伝子破壊を試みたが、ゲノム編集がなされた系統の作出には至らなかった。そこで、候補遺伝子を見いだしているところまでの論文作成を行い、英文校閲まで行い、国際科学誌への投稿準備を整えた。SC-b系統については、候補遺伝子領域を2Mb程度までに絞りこんだ。関連成果として、花粉を受容する乳頭細胞の伸長に水分ストレスが関与していることを証明した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

東北大学大学院生命科学研究科・植物分子育種分野・渡辺研究室　　http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/
渡辺のアウトリーチ活動情報　　http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/activty/delivery/

研究成果

• [国際共同研究] チューリッヒ大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: チューリッヒ大学
• [国際共同研究] 順天大学/忠南大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 順天大学/忠南大学
• [雑誌論文] Abscisic acid-mediated developmental flexibility of stigmatic papillae in response to ambient humidity in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., Ochiai, K., Egusa, W., Morimoto, H., Sakazono, S., Osaka, M., Nabemoto, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 雑誌名: Genes Genet. Syst. 巻: 93 ページ: 209-220
  • DOI: https://doi.org/10.1266/ggs.18-00025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Developmental flexibility of stigmatic papilla cell in response to abiotic stress in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • 著者名/発表者名: Egusa, W., Takada, M., Takeda, S., Ochiai, K., Sakazono, S., Osaka, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXVII
  • 国際学会
• [学会発表] Pollen hydration mechanism on pollination in Arabidopsis thaliana. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXVII
  • 国際学会
• [学会発表] アブラナ科植物における自家不和合性決定花粉因子の複対立遺伝子間優劣性制御機構. (2018)
  • 著者名/発表者名: 安田晋輔, 和田七夕子, 柿崎智博, 樽谷芳明, 宇野栄子, 村瀬浩司, 藤井壮太, 日置智也, 下田大貴, 高田美信, 柴博史, 安田剛志, 鈴木剛, 渡辺正夫, 高山誠司
  • 学会等名: 日本育種学会 第134回講演会ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 自家不和合性遺伝子の重複と相互機能欠失によるアブラナ科植物の一側性不和合性機構. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高田美信, 鈴木剛, 清水健太郎, 高山誠司, 渡辺正夫
  • 学会等名: 日本育種学会 第134回講演会ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Toward to collaborative research with Brassica crops between Japan and Korea. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M.
  • 学会等名: Improvement of important agricultural traits based on genomic information of horticultural crops
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Morphological aspect and molecular mechanism of pollen hydration on pollination in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ota, T., Mizoguchi, Y., Ando, M., Kagaya, Y., Suzuki, G., Watanabe, M. and Suwabe, K.
  • 学会等名: International Plant Molecular Biology 2018
  • 国際学会
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科・植物分子育種分野・渡辺研究室・基盤研究(B)
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/watanabe/project-kiban-b-si/