コレンス交雑と高速４Ｄスクリーニング法による植物の雌雄異株性の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24657046
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河野 重行 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: SlAP3 / 欠失 / 性染色体 / 重イオンビーム / 雌雄異株植物 / ヒロハノマンテマ / 雌雄同株 / コレンス交雑

研究実績の概要

植物の雌雄性と性染色体の関わりをコレンス交雑を通じて明らかにする。雌雄異株×雌雄同株の正逆交雑には方向性があって、雌雄異株(♀)×雌雄同株(♂)のみが種子をつける。これが育種家の間でよく知られているコレンス交雑(1928)である。雌雄異株のヒロハノマンテマ(Silene latifolia)に重イオンビームを照射して、多数の染色体部分欠失株と無性花と両性花を単離して、コレンスの交雑が(1)Y染色体の急激な進化によるものか、(2)X染色体のインプリンティングによるものかを明らかにする。
本研究課題では、重イオンビームを種々の照射条件で照射し、無性花と両性花の出現頻度を調査した。ヒロハノマンテマは、Y染色体上の雄蕊(♂)促進領域(SPR)を欠失すれば無性花に、雌蕊(♀)抑制領域(GSR)を欠失すれば両性花になる。一連のSTSマーカーを用いてY染色体の欠失部を同定し、新たに単離したSTSマーカーを加えて「巡回セールスマン問題」によるスパコンを用いた大規模計算を実施し、SPRとGSR領域を特定した。また、単離されたSlAP3Y欠損4株がSlAP3Yの全長およそ30 kb内で設計した5つのプライマーセットすべての欠失を確認し、SlAP3Yのみを完全に欠失している個体の花粉を野生型雌(♀)と交配して種子をつくり、その種子にγ線処理してSlAP3Yと対立遺伝子SlAP3Xの両方を欠失した株も作出した。この過程で雄蕊と雌蕊の発生に異常のある変異体が28株単離できた。また、無性花に一定頻度で付く雌様花を利用し、野生型株と交配することで無性花は次世代を得ることができるので、無性花であってもコレンス交雑は可能であった。雌雄同株のシロバナムシトリナデシコ(S. viscosa) やヒメシラタマソウ(S. conica)などと交配してコレンス交雑の成否を探っている。

研究成果

• [雑誌論文] Life cycle and lectin-binding patterns in the chytrid fungus Chytriomyces hyalinus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ota, S. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 80 ページ: 125-129
  • DOI: 10.1508/cytologia.80.125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mutation rates of Parachlorella kessleri by heavy ion beam irradiation and classification of their genomic deletion types. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Ota, S., Oshima, K. Hattori, M., Kazama, Y., Abe, T. and Kawano, S.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 巻: 47 ページ: 301
  • 査読あり
• [雑誌論文] HAP2/GCS1 is involved in the sexual reproduction system of the marine macroalga Ulva compressa. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Endo, M., Ito, K., Suzuki, R., Ota, S., Kuwano, K., Miyamura, S., Toyoda, A. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 79 ページ: 575-584
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.575
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Transformation system using rbcS N-terminal region fused with GFP demonstrates pyrenoid targeting of the small subunit of RubisCO in Ulva compressa. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, R., Yamazaki, T., Toyoda, A. and Kawano, S.:
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 79 ページ: 427-428
  • DOI: 10.1508/cytologia.79.427
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Use of FM1-43, a membrane-specific fluorescent dye, to estimate plasma membrane integrity in the cryopreservation of green algae. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Hirai, C., Ota, S., Kuwano, K., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Cryo Letters 巻: 35 ページ: 180-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Starch and lipid accumulation in eight strains of six Chlorella species under strong illumination and aeration culture conditions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshita, T., Ota, S., Yamazaki, T., Hirata, A., Zachleder, V., and Kawano, S.
  • 雑誌名: Bioresour. Technol. 巻: 158 ページ: 127–134
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2014.01.135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 九州・四国沿岸域のアオサ属の種多様性と一新種の発見 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市原健介、鈴木亮吾、山崎誠和、桑野和可、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Chlorella sorokinianaにおけるオートファジーの3次元微細構造学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大田修平、吉原真衣、山崎誠和、南郷脩史、平田愛子、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] クロレラの重イオンビーム照射による突然変異誘導と屋外大量培養株の作出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹下毅、山下雄一、大田修平、山崎誠和、大島健志朗、服部正平、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 全国6産地の養殖ワカメ形態と栄養塩吸収特性の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤陽一、平野智也、二羽恭介、村上素子、鈴木健、伊藤泰、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 二分裂型Stichococcus bacillarisが形成する糸状体の伸長と断片化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本真紀、半田信司、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] アオサ藻網ヒラアオノリのゲノム解読と雌雄ゲノムの比較による性決定領域の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎誠和、鈴木亮吾、市原健介、豊田敦、桑野和可、鈴木穣、河野重行
  • 学会等名: 日本藻類学会第39回大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 微細藻類の先端育種：クロレラと重イオンビームの可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: 藻類産業創成コンソーシアム講習会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2015-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] 藻類の雌雄非対称性の成立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: ゲノム支援公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都、千代田区）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] 微細藻類の先端育種：クロレラと重イオンビームの可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: 科学技術振興機構 さきがけ・CREST公開シンポウム
  • 発表場所: 新宿NSビル30階 NSスカイカンフェランス（東京都、新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 植物のオスとメスはどうやってできたか？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: 染色体学会第65回年会 市民公開講座
  • 発表場所: 倉敷市芸文館アイシアター（岡山県、倉敷市）
  • 年月日: 2014-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] 国際細胞学雑誌キトロギアの歴史 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 藻類バイオと電顕３D (2014)
  • 著者名/発表者名: 大田修平、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 藻類バイオ : 微細藻類の先端育種とその可能性について (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 原始紅藻シゾンのオーロラキナーゼによるミトコンドリア分裂制御機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松永朋子、加藤翔一、坂本卓也、井元祐太、大沼みお、野村有子、中神弘史、黒岩晴子、河野重行、黒岩常祥、松永幸大
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] 雌蕊も雄蕊もないヒロハノマンテマの無性化変異体に黒穂菌を感染させると起きる変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川元寬章、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] Y染色体遺伝子アレイを用いたヒロハノマンテマ性分化ステージの発現プロファイリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井公太郎、風間裕介、川元寛章、河野重行、阿部知子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 巡回セールスマン問題を応用したヒロハノマンテマ雄性決定領域の欠失マッピング (2014)
  • 著者名/発表者名: 風間裕介、石井公太郎、池田時浩、川元寛章、河野重行、阿部知子
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] クロレラ類の栄養飢餓条件における物質の蓄積動態を電顕３D法で立体構築する (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉原真衣、大田修平、山崎誠和、竹下毅、許斐麻美、平田愛子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] ヒラアオノリの一過的形質転系を用いて観察した単為生殖過程のオルガネラと細胞の動態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮吾、清水恭夫、市原健介、山崎誠和、桑野和可、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] トレボキシア藻の内生胞子形成と娘細胞壁合成後の母細胞壁のふるまい (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本真紀、半田信司、宮村新一、南雲保、河野重行
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 電顕 3D で見たクロレラ類の栄養塩飢餓条件における物質の蓄積動態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉原真衣、大田修平、山崎誠和、竹下毅、許斐麻美、平田愛子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物形態学会第26回総会・大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ヒラアオノリ配偶子の単為発生過程における葉緑体とミトコンドリアの動態の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木亮吾、清水恭夫、市原健介、山崎誠和、桑野和可、河野重行
  • 学会等名: 日本植物形態学会第26回総会・大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] ヒロハノマンテマへの黒穂菌を感染によって生じる葯に Y 染色体の関与はあるか (2014)
  • 著者名/発表者名: 川元寬章 、石井公太郎 、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • 学会等名: 日本植物形態学会第26回総会・大会
  • 発表場所: 明治大学 生田キャンパス（神奈川県、川崎市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] オイル蓄積を誘導する硫黄飢餓に対する微細緑藻 Parachlorella kessleri のトランスクリプトーム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎 誠和、大田 修平、竹下毅、佐藤聖樹、大島健志朗、服部正平、河野重行
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] クロレラ類のデンプン・オイル蓄積とその生産性に及ぼす強光と屋外大量培養系の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹下毅、山﨑誠和、大田修平、Zachleder Vilém、河野重行
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] Phenotypic spectrum and 3D/TEM analysis of Parachlorella kessleri mutants produced by heavy-ion irradiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ota, S., Takeshita, T., Yamazaki, T., Vítová, M., Zachleder, V., Abe, T., Kawano, S.
  • 学会等名: BioTech2014 and 6th Czech-Swiss Symposium
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-14
  • 招待講演
• [学会発表] Starch and lipid accumulation in Chlorella species under high light intensity in the laboratory and outdoor mass cultures. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshita, T., Ivanov, V., Ota, S., Yamazaki, T., Zachleder, V., Kawano, S.
  • 学会等名: BioTech2014 and 6th Czech-Swiss Symposium
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-14
• [図書] Atlas of Plant cell Structure, Springer (2014)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, T., Kawano, S., Tsukaya, H., Matsunaga, S., Sakai, A., Karahara, I., Hyashi, Y., (eds)
  • 総ページ数: 1-202
  • 出版者: Springer
• [備考] 東京大学・大学院新領域創成科学研究科・先端生命科学専攻・植物生存システム
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/index.html
• [備考] 3.植物SRY遺伝子：雄を決定する遺伝子と性染色体
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/research.html