ナス科自家不和合性における重複遺伝子SLF群間の協調的作用機構の定量評価

自ら動くことが出来ない植物は、遺伝的多様性の拡大のために多様な他殖性システムを種特異的にいくつも成立させている。その中でも、自己と非自己を識別し、交配相手として非自己を選択するシステムは自家不和合性と呼ばれる。この自家不和合性は、植物特異的に頻繁に生じる遺伝子重複によって、進化の中で破壊と再構築を柔軟に繰り返す可能性が示唆されており、植物が独自に進化させてきたシステムでもある。本研究では、ナス科の自家不和合性に着目し、系統特異的にタンデム重複を繰り返す花粉側因子の機能進化をモデル化することで、植物の他殖性システムを可塑的に変化させる分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。ナス科の自家不和合性はSハプロタイプに座乗する花柱側因子 (S-RNase)とS-RNaseを分解する花粉側因子 (SLF群)によって制御されており、SLF群の重複と交換によって自家不和合性システムの柔軟性は駆動されている(Kubo et al. 2010 Science, 2015 Nature Plants)。しかし、Sハプロタイプにおけるゲノム構造の複雑性から、この重複SLF群の進化原理は謎に包まれてきた。本研究では、ナス科の自家不和合性に着目し、Pacbio HiFiシークエンス技術を利用した全ゲノム解読・AIタンパク質構造予測の技術を活用して、植物の他殖性システムを可塑的に変化させる分子メカニズムを明らかにすることを目指してきた。

自ら動くことが出来ない植物は、遺伝的多様性の拡大のために多様な他殖性システムを種特異的にいくつも成立させている。その中でも、自己と非自己を識別し、交配相手として非自己を選択するシステムは自家不和合性と呼ばれる。この自家不和合性は、植物特異的に頻繁に生じる遺伝子重複によって、進化の中で破壊と再構築を柔軟に繰り返す可能性が示唆されており、植物が独自に進化させてきたシステムでもある。本研究では、ナス科の自家不和合性に着目し、系統特異的にタンデム重複を繰り返す花粉側因子の機能進化をモデル化することで、植物の他殖性システムを可塑的に変化させる分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。ナス科の自家不和合性はSハプロタイプに座乗する花柱側因子 (S-RNase)とS-RNaseを分解する花粉側因子 (SLF群)によって制御されており、SLF群の重複と交換によって自家不和合性システムの柔軟性は駆動されている(Kubo et al. 2010 Science, 2015 Nature Plants)。しかし、Sハプロタイプにおけるゲノム構造の複雑性から、この重複SLF群の進化原理は謎に包まれてきた。本研究では、ナス科の自家不和合性に着目し、Pacbio HiFiシークエンス技術を利用した全ゲノム解読・AIタンパク質構造予測の技術を活用して、植物の他殖性システムを可塑的に変化させる分子メカニズムを明らかにすることを目指してきた。