2013 Fiscal Year Annual Research Report
自家不和合性の進化における二つの謎：理論的解析とその検証による解明の試み
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25291093
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
酒井 聡樹 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (90272004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧 雅之 東北大学, 学術資源研究公開センター, 教授 (60263985)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 自家不和合性 |
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| Research Abstract |
自家不和合性は、自家受精を遺伝的に防ぐシステムであり、被子植物に普遍的に見られる。およそ 50 % の種が自家不和合性を備えている (Igic ら 2008)。
自家花粉の識別は S 遺伝子座によって制御されている。この遺伝子座は、雄側(花粉または葯)で発現する識別遺伝子と雌側(雌しべ)で発現する識別遺伝子とからなる。そして、たくさんの対立遺伝子が分化している。花粉(または花粉親)が持つS対立遺伝子と雌しべが持つS対立遺伝子とが合致すれば、花粉の発芽または花粉管の伸長が阻害される。それにより自家受精が阻止される。
S 対立遺伝子は、どのように多様化したのであろうか？ 新しい S 対立遺伝子が分化するためには、お互いに識別し合う変異が、雄側と雌側とのそれぞれにおいて生ずる必要があるのだ。これまでの理論的研究から、S 対立遺伝子の多様化は非常に難しいことがわかっている。
本研究では、S対立遺伝子が多様化する新仮説を提唱する。この仮説では、S対立遺伝子の起源は古く、同じS対立遺伝子が異なる種間で共有されていることに着目する。このことは、S対立遺伝子の多様化が、自家不和合性という仕組みが進化した初期に起きた可能性を示唆している。一方、同じS対立遺伝子の中に、表現型に影響しない変異が存在することが明らかになってきた。これらを踏まえ、自家不和合性が不完全（自家花粉を完全には拒絶できない）な集団を考える。その集団中のあるS対立遺伝子に、自身のペアをより強く拒絶できる変異が出現したとする。自殖をより強く防ぐことができるので、この変異型は広まっていく。この過程は、雄側または雌側どちらか一つだけの突然変異しか必要としない。そのため、こうした変異は比較的起こり易いであろう。これにより、S対立遺伝子が多様化してきたと提唱する。
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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
理論的解析は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、理論的な解析を続ける。識別遺伝子に突然変異が生じた場合に、その識別遺伝子がその後存続していくのかどうかを解析する。理論的解析は、コンピュータを用いたシミュレーションを中心に行う。シミュレーションでは、自家不和合性の度合い・近交弱勢の強さ･潜在的な自殖率・花粉生産量・種子生産量・突然変異率を変えて、識別遺伝子の存続にどのような影響を与えるのかを解析する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
理論的解析をさらに進めるため。
主として、研究補助者の雇用に用いる。
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