Production of doubled haploids via induction of parthenogenesis of isolated plant egg cells

倍加半数体は配偶子（配偶体細胞）の単為発生およびゲノム倍加によって生じるが、それらの遺伝的形質は完全に固定していることから倍加半数体を利用することで育種期間の大幅な短縮が可能となる。植物の半数体作出においては、雄性発生系（葯培養）が主に用いられているが、異数性や品種間差などの育種上の問題が指摘されている。一方で、雌性発生系（子房培養）による半数体作出に関しては、ネギ属のごく限られた植物種で報告があるのみである。これは、雌性配偶子である卵細胞が子房の奥底に格納されており、単為発生性の卵細胞の直接的な観察・解析が困難であることに起因している。本課題では、「イネ花から単離した卵細胞に低温処理を施すことにより受精非依存的な分裂・発生を誘導し、かつ、卵細胞の分裂・発生過程においてゲノム倍加を生じさせる」という新たな雌性単為発生誘導系を用いることで、雌性単為発生および半数性ゲノム倍加機構の分子基盤を明らかにし、それら知見を活用して新たな倍加半数体作出法の確立に向けた礎を創ることを目的として研究を遂行した。本年度は、低温処理を行った卵細胞のトランスクリプトーム解析により低温処理卵細胞および受精卵で共に発現レベルが著しく上昇している、あるいは抑制されている遺伝子群を特定し、卵細胞の自律的発生誘導に関与する遺伝子群を特定した。また、卵細胞の自律的発生を誘導する3種の細胞処理を施した条件、すなわち1. OsASGR-BBMLを異所的に発現させた卵細胞、2. SAHA処理をした卵細胞、3. 低温処理をした卵細胞、で共通して発現が上昇している転写因子としてXMYB1を見出し、頑健性をもって卵細胞発生を誘導する新たな転写因子候補とした。

倍加半数体は配偶子（配偶体細胞）の単為発生およびゲノム倍加によって生じるが、それらの遺伝的形質は完全に固定していることから倍加半数体を利用することで育種期間の大幅な短縮が可能となる。植物の半数体作出においては、雄性発生系（葯培養）が主に用いられているが、異数性や品種間差などの育種上の問題が指摘されている。一方で、雌性発生系（子房培養）による半数体作出に関しては、ネギ属のごく限られた植物種で報告があるのみである。これは、雌性配偶子である卵細胞が子房の奥底に格納されており、単為発生性の卵細胞の直接的な観察・解析が困難であることに起因している。本課題では、「イネ花から単離した卵細胞に低温処理を施すことにより受精非依存的な分裂・発生を誘導し、かつ、卵細胞の分裂・発生過程においてゲノム倍加を生じさせる」という新たな雌性単為発生誘導系を用いることで、雌性単為発生および半数性ゲノム倍加機構の分子基盤を明らかにし、それら知見を活用して新たな倍加半数体作出法の確立に向けた礎を創ることを目的として研究を遂行した。本年度は、低温処理を行った卵細胞のトランスクリプトーム解析により低温処理卵細胞および受精卵で共に発現レベルが著しく上昇している、あるいは抑制されている遺伝子群を特定し、卵細胞の自律的発生誘導に関与する遺伝子群を特定した。また、卵細胞の自律的発生を誘導する3種の細胞処理を施した条件、すなわち1. OsASGR-BBMLを異所的に発現させた卵細胞、2. SAHA処理をした卵細胞、3. 低温処理をした卵細胞、で共通して発現が上昇している転写因子としてXMYB1を見出し、頑健性をもって卵細胞発生を誘導する新たな転写因子候補とした。