オオバナノエンレイソウにおける交配システムの進化に関する生態ゲノム学的研究

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被子植物の花弁は交配システムを決定づける重要な役割を持つことが知られている。単子葉植物の多くは花弁化したがく片を持つことで二層の花被片を示すのに対し、同じく単子葉であるエンレイソウ科植物は双子葉植物と同様、顕著ながく片を派生的に進化させている。本研究は花器官の発生遺伝学的側面に注目し、被子植物の交配システムに多様化をもたらした分子生物学的メカニズムについて知見を得ることを目的とした。これまでに、エンレイソウ科のオオバナノエンレイソウおよびクルマバツクバネソウからMADS-box遺伝子に分類される複数の花器官形成遺伝子を単離し、葉、がく片、花弁、雄蕊、雌蕊における発現量を測定している。その結果、エンレイソウ科のがく片では一般的に花弁形成を誘導する遺伝子群が発現していることが明らかになった。一方で、被子植物全般において花器官全体で発現するとされる、SEPALLATA様遺伝子の発現が、がく片では確認されなかった。本年度は別のエンレイソウ科植物であるキヌガサソウも解析に加えると同時に、シロイヌナズナへの遺伝子導入や、Yeast hybrid実験から、単離された遺伝子の機能解析も進めた。実験の結果、オオバナノエンレイソウから単離された遺伝子は他の被子植物における相同遺伝子と同様の機能を持つことが示された。これらの結果から、エンレイソウ科におけるがく片の進化は、遺伝子機能の変化ではなく、遺伝子発現部位の変化が関係しており、とくに、SEPALLATA様遺伝子の発現消失が関与していると考えられる。がく片の発生遺伝学的解析を行った研究は他にも存在するが、エンレイソウ科で見られた傾向は他の植物群とは異なり、がく片という、被子植物にありふれた器官が独立した遺伝的メカニズムで平行的に進化していることが示唆された。