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閉鎖花の収斂進化に関する進化遺伝学的研究

闭花趋同进化的进化遗传学研究

基本信息

批准号：
04J03492
负责人：
森長真一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

閉鎖花とは、開花することなく蕾の状態で自家受精し結実する花のことである。この花は複数回独立に進化したにもかかわらず、花弁の退化・花粉数の減少という共通の表現型を示し、収敏進化の好例である。本研究では、閉鎖花形成遺伝子の単離により、閉鎖花進化の分子機構を明らかにすることを目的とする。そのための材料には、ゲノム情報が既に明らかにされているシロイヌナズナに近縁で、開放花と閉鎖花の両方をつけるコカイタネツケバナを用いた。閉鎖花形成遺伝子の単離のために、網羅的遺伝子発現解析法であるマイクロアレイ実験をおこなった。まずはじめに、開放花と閉鎖花からRNAを抽出した。その後、マイクロアレイ実験により開放花と閉鎖花での発現遺伝子の比較をおこなった。その結果、発現量に差のある遺伝子が37遺伝子存在することがわかった。閉鎖花で発現量が減少している遺伝子が9個で、花の形態形成に関わると考えられる転写因子を2遺伝子(SBP-box遺伝子・Zincfinger遺伝子)を含んでいた。一方、閉鎖花で発現量が増加している遺伝子が28個で、複数個のストレス応答遺伝子(HSP70・HSP90・RD)を含んでいた。そこで、マイクロアレイ実験により同定した閉鎖花で発現量が低下するSBP-box遺伝子に着目し、シロイヌナズナにおいてRNAiを用いた遺伝子ノックダウン実験により、閉鎖花表現型に対するその遺伝子の役割を調べた。その結果、RNAiを行ったシロイヌナズナの花では、コントロール個体の花に比べて雄しべの数が減少し閉鎖花様の表現型を示すことがわかった。このことは、SBP-box遺伝子が閉鎖花形成遺伝子として重要な役割を担っていることを示唆している。また、アブラナ科における閉鎖花の進化過程を調べるために、アブラナ科の閉鎖花植物であるコカイタネツケバナとハリナズナの分子系統学的解析を行った。その結果、アブラナ科における閉鎖花が、独立に複数回進化していることが明らかなとなった。また、両種は系統的にことなるにも関わらず全く同じ閉鎖花表現型を示すことから、閉鎖花進化に同じ遺伝子が関わったと推察された。

The closed flower is in the state of flowering. The evolution of multiple cycles of flowers, the degeneration of flower heads, the decrease of pollen numbers, the common phenotype, and the evolution of sensitivity are good examples. The purpose of this study is to clarify the molecular mechanism of closed flower formation and evolution. The information of the material is used in the following ways: open flower and closed flower. A method for analyzing the development of closed flower formation heritages RNA extraction from open flowers and closed flowers A comparison between open flowers and closed flowers The results, the amount of discovery, the existence of 37 genes, the existence of The number of closed flowers decreased to 9, and the number of flowers related to flower morphology decreased to 2 (SBP-box, Zincfinger). One square, closed flowers increased in number to 28, and a number of flowers (HSP70·HSP90·RD) were included. In addition, the expression of calyx is also regulated by the expression of calyx in SBP-box gene, and the expression of calyx is regulated by the expression of calyx in SBP-box gene. As a result, RNAi activity decreased and the phenotype of closed flowers decreased compared with that of male individuals. The SBP-box contains the key elements of closed flower formation. Molecular systematics analysis of closed flower plants in the family The result is that there is no such thing as a closed flower, an independent multiple evolution. The phenotype of closed flowers is shown in the following table.