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2019 年度 実績報告書

アフリカ産シロイヌナズナから探る自殖と新種誕生の原理

公募研究

研究領域植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて―
研究課題/領域番号 19H04851
研究機関千葉大学

研究代表者

土松 隆志  千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (60740107)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード集団ゲノミクス / 自殖 / 自家不和合性
研究実績の概要

植物の新種誕生過程では、環境に適応した新しい遺伝子セットを維持するために、他殖から自殖への生殖様式の移行を伴う例が多く知られている。そのため、特に他殖性植物から新種を生み出し安定して維持するためには、自殖性への転換が重要なステップである。自殖性への転換過程については、これまで特にモデル植物シロイヌナズナを用いた研究が進んできた。しかしながら、既知のシロイヌナズナ系統のほとんどが数万年前程度を共通祖先とする一方、近縁他殖種との分化は約500万年前と進化上の長いミッシング・リンクがあり、新種誕生と自殖の進化の初期過程の詳細は以前明らかではなかった。本研究では、アフリカ・地中海地域の祖先的シロイヌナズナを用いて新種誕生と自殖の進化の初期過程を解明することを目的とする。さらに、同様に自殖性が起源したナス科ペチュニア属植物においても集団ゲノミクス解析を行いシロイヌナズナの知見と比較検討することで、最終的に新種誕生と自殖の進化にみられる普遍的パターンを見出すことを目標としている。これまでにシロイヌナズナにおいて、ゲノムワイド関連解析から花粉数を規定する遺伝子を発見し、自殖の進化に伴い花粉数が減少する過程を分子レベルで解明したほか、自家不和合性から自家和合性への移行の分子進化の詳細を明らかにしてきた。現在、ペチュニア属植物において多数系統のリシーケンス解析や、花形質に関するQTL解析を進め、自殖の平行進化が同様の遺伝背景で生じたのか等を解明しようとしている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

シロイヌナズナにおいてゲノムワイド関連解析から花粉数を規定する遺伝子を新規に発見し、自殖の進化に伴い花粉数が減少する過程を分子レベルで解明した論文の受理・出版が決まるなど、本研究の重要な成果がまとまりつつある。さらに、本新学術領域のゲノム支援のサポートも得てペチュニア属植物のリシーケンス解析も順調に進んでおり、自殖の進化に関して様々な種群で比較検討する準備が整いつつある。

今後の研究の推進方策

(1) 自殖に関わる花形質のQTL解析/ゲノムワイド関連解析:引き続き、自殖の進化に伴って変化する花形質の進化の遺伝的背景について、QTL解析およびゲノムワイド関連解析を行う。複数の独立に進化した種・系統を比較することで、自殖に関わる花形質の変化が同じ遺伝子の突然変異によるのか等を解明する。
(2) ペチュニア属植物の集団ゲノミクス解析:本新学術領域のゲノム支援のサポートを得て行ったペチュニア属植物のリシーケンスデータについて、集団構造解析等の集団ゲノミクス解析を行うことで、自殖の進化と種の起源段階における集団動態を推定する。
(3) 進化シミュレーション解析:(1), (2) により得られるデータも用いて、種分化・生殖隔離・自殖の進化過程に関する計算機シミュレーションを行う。とくに、アブラナ科・ナス科双方の知見を踏まえて、その違い・共通点がシミュレーションにより再現されるかに着目する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A stigmatic gene confers interspecies incompatibility in the Brassicaceae2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sota、Tsuchimatsu Takashi、Kimura Yuka、Ishida Shota、Tangpranomkorn Surachat、Shimosato-Asano Hiroko、Iwano Megumi、Furukawa Shoko、Itoyama Wakana、Wada Yuko、Shimizu Kentaro K.、Takayama Seiji
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 5 ページ: 731~741

    • DOI

      10.1038/s41477-019-0444-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploring Genetic Diversity and Signatures of Horizontal Gene Transfer in Nodule Bacteria Associated with Lotus japonicus in Natural Environments2019

    • 著者名/発表者名
      Bamba Masaru、Aoki Seishiro、Kajita Tadashi、Setoguchi Hiroaki、Watano Yasuyuki、Sato Shusei、Tsuchimatsu Takashi
    • 雑誌名

      Molecular Plant-Microbe Interactions

      巻: 32 ページ: 1110~1120

    • DOI

      10.1094/MPMI-02-19-0039-R

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The frontier of self-incompatibility study in Brassicaceae and its use in breeding field2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuchimatsu Takashi、Yasuda Shinsuke、Takada Yoshinobu、Kitashiba Hiroyasu、Niikura Satoshi、Fujimoto Ryo、Kakizaki Tomohiro
    • 雑誌名

      Breeding Research

      巻: 21 ページ: 61~68

    • DOI

      10.1270/jsbbr.21.W03

  • [学会発表] Genetic basis underlying the plant fitness variation in a nitrogen-fixing plant-microbe symbiosis2019

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba, S. Aoki, T. Kajita, H. Setoguchi, Y. Watano, S. Sato, and T. Tsuchimatsu
    • 学会等名
      日本進化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 接合藻ヒメミカヅキモにおける生殖様式の平行進化:全ゲノムデータから探る2019

    • 著者名/発表者名
      川口也和子,土金勇樹,田中啓介,太治輝昭,豊田敦,西山智明,関本弘之,土松隆志
    • 学会等名
      日本進化学会
  • [学会発表] ミヤコグサ野生系統の生育と共生根粒菌ゲノムの関連2019

    • 著者名/発表者名
      番場大,青木誠志郎,梶田忠,瀬戸口浩彰,綿野泰行,佐藤修正,土松隆志
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] 接合藻ヒメミカヅキモにおける生殖様式の進化:有性生殖関連遺伝子の系統間比較2019

    • 著者名/発表者名
      川口也和子,土金勇樹,田中啓介,太治輝昭,豊田敦,西山智明,関本弘之,土松隆志
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] ペチュニア属植物における花形質の変異及びRAD-seqによる集団構造の解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木星紀,渡辺均,上原浩一,土松隆志
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] 自家不和合性システムと自家受精の進化2019

    • 著者名/発表者名
      土松隆志
    • 学会等名
      日本シダ学会
    • 招待講演
  • [学会発表] マメ科植物-根粒菌共生関係の多様性創出に関連する根粒菌ゲノム領域2019

    • 著者名/発表者名
      番場大,青木誠志郎,梶田忠,瀬戸口浩彰,綿野泰行,佐藤修正,土松隆志
    • 学会等名
      植物微生物学研究会
  • [学会発表] 植物における自家不和合性システムと自家受精の進化2019

    • 著者名/発表者名
      土松隆志
    • 学会等名
      岡山大学昆虫学土曜セミナー
    • 招待講演
  • [備考] Tsuchimatsu Lab

    • URL

      https://tsuchimatsu.wordpress.com/

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公開日: 2021-12-27  

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