2019 Fiscal Year Research-status Report
アブラナ科植物の花粉・柱頭不和合性機構に関わる因子の遺伝育種学的研究
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19K05963
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高田 美信 東北大学, 生命科学研究科, 技術専門職員 (30451610)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 柱頭・花粉情報伝達 / アブラナ科植物 / 自家不和合性 / 一側性不和合性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アブラナ科植物を材料に受粉時における花粉・柱頭の認識機構、ならびにその結果として生じる不和合性機構の解明を目指し、第一点目として自家和合性変異体を用いた自家不和合性関連因子の解析、第二点目として新規な花粉・柱頭認識と不和合性機構の解明を目指している。
アブラナ科植物の自家不和合性変異体の解析では、分離世代を用いたQTLseq解析の結果、B. rapa第7染色体上のS遺伝子座近傍領域に原因因子が存在することを明らかにしていた。本年度は得られたSNPs情報をもとに第7染色体上にDNAマーカーを作成し、その表現型に対する効果を検討した。得られたDNAマーカー情報は、今後の原因遺伝子単離に重要な役割を果たすものと考えられる。
新規な受粉時不和合性現象の遺伝学的解析においては、この現象を制御する柱頭側因子、花粉側因子それぞれ1遺伝子座によって支配されること、S遺伝子座とは独立であることをF2分離世代、戻し交雑世代を用いて確認した。近年、我々が明らかにしたS遺伝子座と独立の受粉時不和合性認識因子である柱頭側因子SUI1, 花粉側因子PUI1が近接して座上する第4染色体上のUI遺伝子座に対してもまた、独立であった。つまり、本研究で解析を行っている受粉時不和合性現象はこれまでに全く報告のない、新規な因子により制御されていると考えられた。柱頭側の制御因子はヘテロ接合時には和合性となり、柱頭側で優性であるSUI1とは遺伝様式が異なることからも、本現象が新規であることを支持する結果であった。
ナタネB. napusにおいて、本研究と同様に既存のS遺伝子座とは独立の自家不和合性現象が存在していることを明らかにした研究についてGGS誌に掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アブラナ科植物B. rapaのS遺伝子型純系系統間に見出した新規受粉時不和合性について、柱頭側ならびに花粉側因子それぞれの分離世代を育成し、その表現型を解析することで、この不和合性現象がS遺伝子座とUI遺伝子座それぞれと独立であることを証明することができた。さらに、それぞれの因子はともに1遺伝子座支配であることを明らかにしたことで、アブラナ科植物の受粉時不和合性機構、特に他者の花粉をを認識して拒絶する機構、に関与する新たな因子が存在することを明らかしたことは、本研究において大きな一歩を踏み出したことを意味する。この点で現状では当初の計画以上の進展があったといえる。
自家和合性変異体の解析においては、制御遺伝子座近傍に多数のDNAマーカーを作成することができたものの、そのDNAマーカーの効果は限定的であり、原因遺伝子の単離のためには候補領域に座上する遺伝子の転写解析等と組み合わせて候補遺伝子を絞り込む必要があると考えられる。和合性系統ならびに野生型系統の雌しべ柱頭組織のトランスクリプトーム解析を現在進行中である。この点に関しては当初の計画に対しやや遅れていると判断する。よって全体としては概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
自家和合性系統の解析では、柱頭トランスクリプトーム解析によりB. rapa第7染色体のS遺伝子座近傍領域において柱頭で発現する遺伝子を選抜し、自家和合性変異体・野生型個体間で発現量に差があるものを探索する。現在使用している分離世代から組換え自殖系統、戻し交雑系統の育成を進める。
新規受粉時不和合性機構の解析においては、柱頭側ならびに花粉側のそれぞれの因子のマッピングを進める。マッピングについては、QTLseq法(Takagi et al., 2013)を利用することにより迅速かつ低コストでの原因領域探索を試みる。
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