雌雄異株植物を用いたY染色体と性決定機構に関する分子細胞学的研究

利用雌雄异体植物进行Y染色体及性别决定机制的分子细胞学研究

• 批准号: 00J09835
• 负责人: 中尾 俊介
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09835/
• 关键词: 雌雄異株植物; 性染色体; 生殖器官; 器官分化; 色素体分裂; FtsZ

本研究では雌雄異株のモデル植物として、XY型の性染色体を持つナデシコ科の雌雄異株植物ヒロハノマンテマを用い、Y染色体上に存在する雄特異的な因子を同定するとともに、雌雄が形態的に初めて識別できるようになる段階における生殖器官分化の機構を分子細胞学的に解明することを目的とした。その際、植物において細胞に多様な機能を与える特徴的なオルガネラである色素体に着目し、その分裂・増殖機構に焦点を当てた。まず、ヒロハノマンテマにおいて、雄特異的なDNAとしてRAPD法により285アミノ酸に相当するORF(ORF285)を単離した。ORF285は、サザンハイブリダイゼーション解析・STS-PCR解析・FISH解析によりY染色体上におけるシングルコピーでの存在が示された。(Nakao et al.,2002)次に、雌雄の個体において異なる生殖器官を生成する機構を詳細に解析するために、植物細胞の機能を特徴づける色素体に着目し、各成長段階に応じた組織毎の色素体の分裂・増殖機構を解析した。色素体分裂に関与するFtsZリングを指標として用いたところ、子葉と本葉、あるいは雄と雌の花序の間でもタンパク質の発現量に差が見られ、相同な器官の間でも色素体の分裂制御機構は異なることが示された。また、FtsZリング自体を色素体から浮遊状態で単離することにも成功し、子葉でも本葉でも葉緑体サイズに関わらずリングの太さは同じであり、収縮の際に太さを変えることなく縮むことが明らかとなった。本葉では子葉よりもFtsZタンパク質の蓄積量が多く、このような蓄積量と色素体サイズの関係は、葉の成長に応じた色素体の増殖活性を反映しているとみられることから、色素体分裂とFtsZリングの動態は、器官分化の初期段階における特異性を裏打ちしていると考えられ、性分化の解析対象として適していることが示唆された。(日本植物学会大会(2002)にて発表)

The purpose of this study is to elucidate the mechanism of reproductive organ differentiation and molecular cytology of dioecious plants with XY type sex chromosomes. In addition, the plant cells have various functions and characteristics, and the pigment body is located in the eye, and the division and propagation mechanism are focused. The ORF(ORF285) of the DNA sequence is isolated by RAPD. ORF285: STS-PCR analysis, FISH analysis, and the presence of DNA on the Y chromosome (Nakao et al., 2002)Genital organs of different sexes are analyzed in detail, and the function of plant cells is analyzed in detail. The difference in the amount of pigment produced between male and female inflorescences and the difference in the control mechanism of pigment division between the same organs is shown. In this case, the chloroplast is isolated from the pigment, and the cotyledon is isolated from the chloroplast. The accumulation amount of FtsZ in this leaf and the relationship between FtsZ and pigment growth reflect the dynamic of FtsZ in the early stage of organ differentiation. (Japan Botanical Society Congress (2002))

项目成果

Nakao et al.: "RAPD isolation of a chromosome specific ORF in a dioecious plant, Silene latifolia"Genome. 45(2). 413-420 (2002)

Nakao 等人：“雌雄异株植物 Silene latifolia 中染色体特异性 ORF 的 RAPD 分离”基因组。