バラ科サクラ属の自家不和合性遺伝子ＭＧＳＴの機能解明並びに人為制御法開発への利用

阐明蔷薇科李属自交不亲和性基因 MGST 的功能及其在人工控制方法开发中的应用

• 批准号: 19J14774
• 负责人: 大野 健太朗
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14774/
• 关键词: 自家不和合性; バラ科サクラ属; 花粉; グルタチオン-S-トランスフェラーゼ; アンチセンスオリゴ; トランスクリプトーム解析; タンパク質間相互作用解析; アンチセンスオリゴDNA

バラ科サクラ属にはカンカオウトウなどの果樹作物が含まれるが、多くは自家不和合性を示すために、果実生産時には他家受粉を確保するための労力がかかる。また、サクラ属の自家不和合性機構は他の種と異なるとされるが、その特異メカニズムの詳細は未解明である。これら課題に対し、本研究では近年同定されたサクラ属の自家不和合性因子であるMGSTに着目した。サクラ属植物の自家不和合性を人為的に打破することができれば、サクラ属果樹の果実生産にかかる労力を削減することができる。また、自殖後代の作出手法が開発されれば、サクラ属の遺伝解析を効率的に遂行できるようになる。そこで第一の実験では、MGST遺伝子が変異した品種が自家和合化する点に着目し、花粉において人為的にMGSTの発現を制御することで、既存の自家不和合性品種を自家和合化することを試みた。花粉にアンチセンスオリゴ処理を行いMGSTを発現抑制し、処理後の花粉を自家受粉することで、自家不和合性品種において自殖後代の作出に成功した。本成果は、サクラ属自家不和合性品種において人為的に自殖後代を作出した点、およびアンチセンスオリゴを用いて自家不和合性植物の自殖後代を作出した点において、初めての報告である。また、MGSTはサクラ属に特異的な因子であり、サクラ属に特異な自家不和合反応様式の成立や分子メカニズムの解明に有用である。そこで第二の実験では、MGSTの分子機能の解明を目的として、MGSTのタンパク質間相互作用の解析を行った。MGSTが特定条件下においてのみ、既知サクラ属自家不和合性因子と分子間相互作用することを示した。

樱桃细菌属含有果树作物，例如日本沙丁鱼，但许多人表现出自我兼容，因此需要精力确保在水果生产过程中进行交叉授粉。此外，尽管樱花属的自我兼容机制与其他物种的自我兼容机制不同，但该物种的具体机制尚未解释。为了应对这些问题，这项研究集中在MGST上，MGST是Sakura属的自身兼容性因素，近年来已确定。如果可以人为地克服樱桃植物的自我兼容性，则可以减少樱桃果树的水果生产所需的努力。此外，如果开发了产生自增殖后代后代的方法，则樱花属的遗传分析将能够有效地执行结果。因此，在第一个实验中，我们专注于具有突变的MGST基因的品种自动化，并试图通过人为地控制花粉中MGST的表达来自动化现有的自我不相容品种。通过对花粉的反义寡素治疗，抑制MGST的表达并在处理后自我授粉，我们成功地产生了自我兼容品种的后代。这是关于以下事实的第一份报告：自我增殖后代是人为生产在各种属属中的，以及使用反义寡寡做的自我兼容植物的自我增殖后代。此外，MGST是Sakura属的特定因素，对于建立Sakura属独有的自我兼容性反应的方法和阐明分子机制非常有用。因此，在第二个实验中，我们分析了MGST的蛋白质 - 蛋白质相互作用，目的是阐明MGST的分子功能。已经表明，MGST仅在特定条件下与已知的Sakura自体不兼容因子相互作用。

项目成果

Characterization of a gene coexpression network associated with MGST, the pollen modifier gene of the gametophytic self-incompatibility in sweet cherry (Prunus avium L.)

与 MGST 相关的基因共表达网络的特征，MGST 是甜樱桃配子体自交不亲和性的花粉修饰基因（Prunus avium L.）

• 发表时间: 2020
• 作者: Kentaro Ono;En Tien Chnag;Soichiro Nishiyama;and Ryutaro Tao
• 通讯作者: and Ryutaro Tao

アンチセンスオリゴを用いた花粉側遺伝子の一過的発現抑制によるサクラ属の自家不和合性の人為制御試験

通过使用反义寡核苷酸瞬时抑制花粉侧基因表达来人工控制李属自交不亲和性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kashima Toma;Okumura Kouki;Ishiwata Akihiro;Kaieda Machika;Terada Tohru;Arakawa Takatoshi;Yamada Chihaya;Shimizu Kentaro;Tanaka Katsunori;Kitaoka Motomitsu;Ito Yukishige;Fujita Kiyotaka;Fushinobu Shinya;大野健太朗，田尾龍太郎
• 通讯作者: 大野健太朗，田尾龍太郎

Characterization of a gene co-expression network associated with MGST, the pollen modifier gene of gametophytic self-incompatibility in sweet cherry (Prunus avium L.)

与 MGST 相关的基因共表达网络的特征，MGST 是甜樱桃配子体自交不亲和性的花粉修饰基因（Prunus avium L.）

• DOI: 10.17660/actahortic.2021.1312.2
• 发表时间: 2021
• 期刊: Acta Horticulturae
• 作者: Ono;K.;E.T. Chang;S. Nishiyama;A. Wunsch;and R. Tao
• 通讯作者: and R. Tao