植物性染色体の誕生と性決定システムの進化を解明する日英共同研究

ナデシコ科雌雄異株植物ヒロハノマンテマ(Silene latifolia)のＹ染色体のほとんどはX染色体と組換えを起こさずに変異を蓄積し、X染色体の1.5倍(570 Mb)に巨大化している。これは、キウイフルーツなどのXY染色体が同じサイズである性染色体よりも分化が進んだ状態といえる。我々は、このY染色体上に存在する性決定遺伝子候補であり、めしべの発達を抑制すると考えられる遺伝子(GSFY)を同定し、そのパラログがX染色体上にも存在する（GSFXがある）ことを明らかにした。GSFXはRNA-seqのデータからも検出されたため、発現していると考えられる。本研究では、両遺伝子について、分子生物学的な遺伝子機能解析と進化遺伝学解析を行い、どのような突然変異が生じて性決定遺伝子が誕生したのかを明らかにする。本年度は、GSFY遺伝子およびGSFX遺伝子の機能解析を行った。　アミノ酸配列の相同性比較からは、GSFX遺伝子は機能喪失していることが推定された。GSFXとGSFYのそれぞれをnativeプロモーターに連結しシロイヌナズナやトレニアに形質転換したところ、GSFYの形質転体は雌蕊の発達不全が見られたのに対し、GSFXの形質転換体では雌蕊の発達に影響は見られなかった。形質転換系の構築に向け、カルス誘導法の検討、茎頂へのガラスキャピラリーを用いたアグロバクテリウム感染法等などの検討を行った。またOxford大と連携し現地において野生種の収集を行った。西イングランドからウェールズを中心に１７系統、日本の北海道系統、研究室で保管するK系統において、胚軸、葉、茎からカルス誘導を行ったところ、K系統では胚軸からのカルス誘導が生じやすく、北海道系統では葉や茎からのカルス誘導が生じやすいことがわかった。現在再分化系の開発を進めている。

ナデシコ科雌雄異株植物ヒロハノマンテマ(Silene latifolia)のＹ染色体のほとんどはX染色体と組換えを起こさずに変異を蓄積し、X染色体の1.5倍(570 Mb)に巨大化している。これは、キウイフルーツなどのXY染色体が同じサイズである性染色体よりも分化が進んだ状態といえる。我々は、このY染色体上に存在する性決定遺伝子候補であり、めしべの発達を抑制すると考えられる遺伝子(GSFY)を同定し、そのパラログがX染色体上にも存在する（GSFXがある）ことを明らかにした。GSFXはRNA-seqのデータからも検出されたため、発現していると考えられる。本研究では、両遺伝子について、分子生物学的な遺伝子機能解析と進化遺伝学解析を行い、どのような突然変異が生じて性決定遺伝子が誕生したのかを明らかにする。本年度は、GSFY遺伝子およびGSFX遺伝子の機能解析を行った。　アミノ酸配列の相同性比較からは、GSFX遺伝子は機能喪失していることが推定された。GSFXとGSFYのそれぞれをnativeプロモーターに連結しシロイヌナズナやトレニアに形質転換したところ、GSFYの形質転体は雌蕊の発達不全が見られたのに対し、GSFXの形質転換体では雌蕊の発達に影響は見られなかった。形質転換系の構築に向け、カルス誘導法の検討、茎頂へのガラスキャピラリーを用いたアグロバクテリウム感染法等などの検討を行った。またOxford大と連携し現地において野生種の収集を行った。西イングランドからウェールズを中心に１７系統、日本の北海道系統、研究室で保管するK系統において、胚軸、葉、茎からカルス誘導を行ったところ、K系統では胚軸からのカルス誘導が生じやすく、北海道系統では葉や茎からのカルス誘導が生じやすいことがわかった。現在再分化系の開発を進めている。