植物性染色体を利用した重イオンビーム照射による染色体切断機構とLET効果の解析

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20780009
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 育種学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 風間 裕介 独立行政法人理化学研究所, 生物照射チーム, 基礎科学特別研究員 (80442945)
• 研究協力者: 河野 重行 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 重イオンビーム / 雌雄異株植物 / ヒロハノマンテマ突 / 然変異

研究概要

植物Y染色体を標的として、重イオンビームが引き起こす突然変異を検出した。雌雄異株植物ヒロハノマンテマのY染色体に変異を生じ性転換した変異体を、γ線照射で5個体、重イオンビーム照射で15個体単離した。Y染色体の変異領域を解析するための新規STSマーカーを4つ構築した。17種類のSTSマーカーを用いて変異領域を解析したところ、重イオンビームで生じる変異はγ線に比べて小規模である傾向が見られた。

研究成果

• [雑誌論文] Sex chromosome evolution revealed by physical mapping of SlAP3X/Y in the dioecious plant Silene latifolia. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama R, Ishii K, Kifune E, Kazama Y, et al.
  • 雑誌名: Cytologia 75 ページ: 319-325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of BAC clones containing homologous sequences on the end of the Xq arm and on chromosome 7 in the dioecious plant Silene latifolia Genome (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Amanai Y, Kazama Y, Ikeda M, et al.
  • 雑誌名: 53 ページ: 311-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic morphologies of pollen plastids visualised by vegetative-specific FtsZ1-GFP in Arabidopsis thaliana. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara MT, Hashimoto H, Kazama Y, Hirano T, et al.
  • 雑誌名: Protoplasm 242 ページ: 19-33
• [雑誌論文] Two separate pathways including SlCLV1, SlSTM and SlCUC that control carpel development in a bisexual mutant of Silene latifolia Plant Cell Physiology (2010)
  • 著者名/発表者名: Koizumi A, Yamanaka K, Nishihara K, Kazama Y, Abe T, Kawano S
  • 雑誌名: 51 ページ: 282-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seed hypoplasia induced by heavy-ion beam irradiation of pollen grains in dioecious plant Silene latifolia. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Aonuma W, Torii C, Fujita N, Kazama Y, Abe T, Kawano S
  • 雑誌名: RIKEN Accel Prog Rep 43 ページ: 279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of heavy-ion-beam induced DNA mutation by genetic mapping in Arabidopsis mutant. RIKEN Accel Prog Rep (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Ohbu S, Hayashi Y, Abe T
  • 雑誌名: 43 ページ: 283
  • 査読あり
• [雑誌論文] LET-dependent effect of heavy-ion-beam mutagenesis on deletion size. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Hirano T, Liu Y, Nishihara K, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel Prog Rep 43 ページ: 284
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「重イオンビームの生物効果と育種利用」平成21年度常緑果樹研究会資料 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部知子、林依子、風間裕介、平野智也
  • 雑誌名: カンキツの消費拡大のために ページ: 91-94
• [雑誌論文] 重イオンビーム育種技術の実用化10年 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部知子、風間裕介、平野智也
  • 雑誌名: 植物の生長調節 45 ページ: 58-63
• [雑誌論文] 「重イオンビーム育種技術の開発と実用化」荷電粒子ビームの工業への応用と第132委員会 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部知子、林依子、風間裕介、竹久妃奈子、龍頭啓充、福西暢尚
  • 雑誌名: 第188回研究会資料,東京,日本学術振興会日本東京 ページ: 27-34
• [雑誌論文] A SUPERMAN- like gene is exclusively expressed in female flowers of the dioecious plant Silene latifolia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Fujiwara MT, Koizumi A, Nishihara K, et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 50 ページ: 1127-1141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of deletion mutation induced by C-ion beam irradiation in a tobacco white flower mutant. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Takehisa H, Ohbu S, Ichida H, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel Prog Rep 42 ページ: 280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the GA-synthesis deficient mutants produced by heavy-ion-irradiation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Honda H, Nishihara K, Kikuchi K, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel Prog Rep 42 ページ: 283
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K, Kazama Y, Ohbu S, Koizumi A, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel Prog Rep 42 ページ: 284
  • 査読あり
• [雑誌論文] 雌雄異株性:性染色体ならびに雄蕊(♂)と雌蕊(♀)の選択的発達制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介、河野重行
  • 雑誌名: 遺伝5月号 Vol.63、No.3 ページ: 42-47
• [雑誌論文] Sex chromosome organization and sex expression in Silene latifolia. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Kawano S
  • 雑誌名: Plant Morphol. 21 ページ: 71-77
• [雑誌論文] 巨大Y染色体との格闘:世界初の植物性決定遺伝子を求めて
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 河野重行, 阿部知子
  • 雑誌名: 第2回智のシンポジウム:文明・文化と科学技術論文集,東京日本200911「智のシンポジウム」組織委員会,日本東京 ページ: 33-36
• [学会発表] 重イオンビーム照射で得た無性花変異体を用いた植物Y染色体雄性決定領域の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本育種学会第119回講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-30
• [学会発表] Plastid Replication in Leaf Epidermis : Insights from the atminE1 Mutant of Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原誠
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] Molecular Aspects of Sexual Flower Differentiation in the Dioecious Plant Silene latifolia (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y
  • 学会等名: Molecular aspects of plant development 2010
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20100224-20100225
• [学会発表] LET-dependent effects of ionizing radiation on deletion mutants in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K
  • 学会等名: Molecular aspects of plant development 2010
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20100224-20100225
• [学会発表] マルチ蛍光プローブを用いた植物巨大Y染色体の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 第3回智のシンポジウム:文明・文化と科学技術日本
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] 鉄イオン照射により誘導されたシロイヌナズナ染色体のダイナミックリアレンジメント (2010)
  • 著者名/発表者名: 西原潔
  • 学会等名: 日本遺伝学会第82回大会、
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 重イオンビーム照射で作出した無性花変異体を用いて明らかにするY染色体雄性決定領域 (2010)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] ヒロハノマンテマの先熟後熟花粉と雌蕊成熟から見た欠失突然変異体獲得の照射タイミング (2010)
  • 著者名/発表者名: 青沼航
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 雄性決定機能領域の特定を目指した新規Y染色体特異的STSマーカーの探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田尚子
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] ヒロハノマンテマのXY性染色体の対立遺伝子APETARA3の構造とその周辺領域 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 重イオンビームLETmaxの検証とシロイヌナズナ形態変異体ラインの作出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本植物形態学会第22回総会・大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] シロイヌナズナ変異体を用いた重イオンビーム変異領域の特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平野智也
  • 学会等名: 日本植物形態学会第22回総会・大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Arabidopsis deletion mutant collection produced by heavy-ion beam irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-06-08
• [学会発表] LET dependent effect on DNA damage in irradiation of heavy-ion beam to Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-06-08
• [学会発表] LET-dependent effect of heavy-ion beam irradiation on mutation induction in rice (2010)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y,
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] New innovative technology for mutation breeding using heavy-ion beams (2010)
  • 著者名/発表者名: Abe T
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] Dynamic rearrangement induced by Fe-ions in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] 重イオンビーム照射によるトマトの効率的変異固定を目指した基盤研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今西俊介
  • 学会等名: 第7回イオンビーム育種研究会大会
  • 発表場所: 鳥栖
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] シロイヌナズナを用いたFeイオン誘発DNA突然変異の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西原潔
  • 学会等名: 第7回イオンビーム育種研究会大会
  • 発表場所: 鳥栖
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] HAエピトープ及び蛍光タンパク質を付加したシロイヌナズナAtMinD1タンパク質の局在性と機能性に関する評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] シロイヌナズナを用いたDNA突然変異へのLET効果の解析(1) (2010)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本育種学会第117回講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 巨大Y染色体との格闘:世界初の植物性決定遺伝子を求めて (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 第2回智のシンポジウム:文明・文化と科学技術
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] 重イオンビーム照射による雌雄異株植物ヒロハノマンテマY染色体欠失ライブラリーの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本育種学会第116回講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 重イオンビームの異核種同LET照射におけるDNA変異の比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平野智也
  • 学会等名: 日本育種学会第116回講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 重イオンビーム照射によって誘発したイネ突然変異体の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 林依子
  • 学会等名: 日本育種学会第116回講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの性染色体と性発現機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会・日本植物学会賞若手奨励賞受賞講演、日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-09-20
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの重イオンビーム照射によるY染色体欠失変異体の網羅的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 染色体末端特異的サテライトのFISHで明らかにされたヒロハノマンテマ異形性染色体の起源 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎
  • 学会等名: 日本植物形態学会第21回総会・大会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] A DFR-deficient white flower mutant induced by heavy-ion beam irradiation in Nicotiana tabacum.」 (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y
  • 学会等名: 5^<th> international workshop on anthocyanins,
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] New flower cultivar produced by heavy-ion beam irradiation in RIBF. (2009)
  • 著者名/発表者名: Abe T
  • 学会等名: 5th international workshop on anthocyanins,
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 鉄イオンビーム照射により誘導されたシロイヌナズナDNA突然変異 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西原潔
  • 学会等名: 日本遺伝学会第81回大会
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] The powerful technology for inducing deletion mutations in Arabidopsis thaliana (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y
  • 学会等名: Plant Biology 2009 : Joint Annual Meetings of the American Society of Plant Biologists and the Phycological Society of America
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの重イオンビームによるY染色体部分欠損変異体 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎
  • 学会等名: 第6回イオンビーム育種研究会大会
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] プロトンビーム照射の斑入りペチュニアに対する内部摘芽効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高城啓一
  • 学会等名: 第6回イオンビーム育種研究会大会
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] シロイヌナズナの炭素イオンビーム照射で生じるDNA変異 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本育種学会第115回講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Physiological analysis of pepper dwarf mutants induced by heavy-ion-irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Honda I
  • 学会等名: NARO International Symposium on Solanaceae Genomics to Agriculture and Food Research; Aiming for Effective and Efficient Application
  • 発表場所: Tsu
  • 年月日: 2009-03-12
• [学会発表] 重イオンビーム照射による白花ナデシコ新品種の育成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉山正夫
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 彦根
  • 年月日: 2008-10-12
• [学会発表] PCR-SSPを用いた雌雄異株植物ヒロハノマンテマのX染色体連鎖遺伝子のマッピング (2008)
  • 著者名/発表者名: 西原潔
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 彦根
  • 年月日: 2008-10-12
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの雌花特異的に発現する遺伝子SlSUPの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 彦根
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] 重イオンビーム照射による栽培タバコの組織感受性差異と変異体の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹久妃奈子
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 彦根
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] 炭素イオンビーム照射によるイネの突然変異誘発に対するLETの影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 林依子
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 彦根
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] タバコ複二倍体ゲノムに生じた重イオンビーム誘発変異の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本植物学会第72回大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2008-09-27
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの性の発現機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 日本植物形態学会奨励賞受賞講演・日本植物形態学会第19回総会・大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマにおける性染色体欠失により引き起こされた無性花変異体と両性花変異体 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小泉綾子
  • 学会等名: 日本植物形態学会第19回総会・大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] 炭素イオンビームで誘発したタバコホメオティック変異体の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹久妃奈子
  • 学会等名: 日本植物形態学会第19回総会・大会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] 重イオンビーム照射で作出したタバコ白花変異体はDFR遺伝子に欠失変異をもつ (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 第26回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2008-09-01
• [学会発表] 重イオンビーム照射によるタバコの効率的な変異誘発法の開発と変異体の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹久妃奈子
  • 学会等名: 第26回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2008-09-01
• [学会発表] Roles of SUPERMAN and WUSCHEL in the female differentiation of the dioecious plant Silene latifolia (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K
  • 学会等名: 20th International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-07-13
• [学会発表] Three BAC clones containing distal regions of sex chromosomes in the dioecious plant, Silene latifolia (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishii K
  • 学会等名: 20th International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-07-13
• [学会発表] Asexual and bisexual mutants caused by defective sex-chromosomes in the dioecious plant, Silene latifolia (2008)
  • 著者名/発表者名: Koizumi A
  • 学会等名: 20th International Congress of Genetics
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2008-07-13
• [学会発表] New technology for inducing deletion mutants in Arabidopsis thaliana (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazama Y
  • 学会等名: 19th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2008-06-25
• [学会発表] 重イオンビーム照射において核種・LETが突然変異率へ与える影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介
  • 学会等名: 第5回イオンビーム育種研究会大会
  • 発表場所: 敦賀
  • 年月日: 2008-05-22
• [図書] 第3回智のシンポジウム:文明・文化と科学技術論文集 (2010)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介、河野重行、阿部知子
  • 総ページ数: 39-42
  • 出版者: 「智のシンポジウム」組織委員会
• [図書] 第2回智のシンポジウム:文明・文化と科学技術論文集 (2009)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介, 河野重行, 阿部知子
  • 総ページ数: 33-36
  • 出版者: 「智のシンポジウム」組織委員会
• [図書] Rafael Navajas-Perez (ed), Hauppauge, New York, U.S.A.
  • 著者名/発表者名: Kazama Y, Matsunaga S.
  • 出版者: Nova Schience Publishers, New Insights on Plant Sex Chromosomes.(in press.)
• [備考] 新聞記事日刊工業新聞(24面)「巨大Y染色体の微細加工植物性決定遺伝子同定へ」2010年1月19日掲載
• [備考] テレビ出演BSジャパン世の中進歩堂「重イオンビーム育種法」2010年9月10日放送