テンサイ細胞質雄性不稔性における翻訳後制御過程の研究

甜菜细胞质雄性不育翻译后控制过程的研究

• 批准号: 16J01146
• 负责人: 荒河 匠
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01146/
• 关键词: 細胞質雄性不稔性; ミトコンドリア; 分子進化; 植物ミトコンドリア; 稔性回復遺伝子; タンパク質間相互作用; 遺伝子進化

本年度は、テンサイ細胞質雄性不稔性（CMS）の翻訳後制御に関する課題のうち、稔性回復遺伝子Rf1の複対立性を利用した解析と分子進化学的な解析を行った。①多様なRf1対立遺伝子の機能解析分子構造および作用力の異なる優性Rf1を特徴づけたところ、Rf1の作用力は、CMS関連ミトコンドリア遺伝子preSatp6と翻訳後相互作用する遺伝子コピーのmRNAと正に相関した。さらに、CMS株固有に見られるpreSATP6ホモオリゴマーはRf1保持株において減少し、その減少量は相互作用コピーのmRNAと正に相関した。一方で構造の異なる劣性rf1を調査すると、コードされるコピーはpreSatp6と相互作用しなかった。これらの事実に基づき、相互作用コピーの有無により稔性回復アレルを判別するDNAマーカーの開発に成功した。②Rf1の分子進化学的解析系統解析及びシンテニー解析を行ったところ、Rf1は属レベルの系統特異的な重複によって生じたことが示唆された。 次に、Oma1オーソログとRf1の機能を比較した。形質転換カルスを用いた調査によれば、テンサイ及びシロイヌナズナOma1オーソログはいずれもpreSATP6とは相互作用しない。発現解析を行うと、Oma1オーソログは全身で発現するが、Rf1は雄性器官特異的に発現していた。未成熟葯におけるmRNAの発現動態を調べたところ、シロイヌナズナOma1の発現パターンに対し、テンサイではOma1オーソログとRf1が相補的に発現していた。これらのことから、Rf1の進化に遺伝子重複と機能分化が関わること、およびパラログであるRf1は花粉形成過程においてオーソログの機能を相補していると考えられた。したがって、Rf1が稔性回復以外の機能を保持する可能性が示唆された。今後、Rf1進化に核－細胞質の共進化や中立的な側面がどのように関与したか明らかにする必要がある。

This year, we will analyze the molecular evolution of cytoplasmic male sterility (CMS) and its related problems. (1) Functional analysis of multiple Rf1-related genes, molecular structure and interaction, and optimization of Rf1-related genes, Rf1-related genes, and CMS-related genes. In addition, CMS strains have been found to be pre-SATP 6, which reduces the amount of Rf1 in the maintenance plant and positively correlates with mRNA. The structure of a party is different from that of the rf1 investigation, and the interaction between the rf 1 and the rf 6 is different from that of the rf 2 investigation. The development of DNA is successful in identifying the presence or absence of DNA in the DNA matrix. (2) Molecular evolution analysis of Rf1, system analysis and analysis of Rf1, system specific analysis of Rf1 Oma1, Oma 2, Oma 3, Oma 4, Oma 4, O4, Oma 4, O4, O4, The quality of the material is different from the quality of the material. Oma1 is a male organ specific gene. The expression of Oma1 mRNA in immature drugs is regulated by the expression of Oma1 mRNA and Rf1 mRNA. The evolution of Rf1 is related to the duplication of pollen and functional differentiation. The possibility of maintaining functions other than the ability to restore Rf1 is demonstrated. In the future, Rf1 evolution is necessary for nucleus-cytoplasm coevolution and neutral bottom surface.

项目成果

テンサイ細胞質雄性不稔性に関わるpreSATP6タンパク質複合体の機能解析

甜菜细胞质雄性不育中涉及的前SATP6蛋白复合物的功能分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 荒河 匠;松永 宗幸;北﨑 一義 ;久保 友彦
• 通讯作者: 久保 友彦

北海道大学遺伝子制御学研究室のHP

北海道大学基因调控实验室HP

テンサイ花粉不稔に関わるミトコンドリアタンパク質preSATP6の機能解析

线粒体蛋白preSATP6参与甜菜花粉不育的功能分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 荒河 匠;松永 宗幸;北﨑 一義 ;久保 友彦
• 通讯作者: 久保 友彦

Identification and characterization of a semi-dominant restorer-of-fertility 1 allele in sugar beet (Beta vulgaris)

• DOI: 10.1007/s00122-018-3211-6
• 发表时间: 2019-01-01
• 期刊: THEORETICAL AND APPLIED GENETICS
• 影响因子: 5.4
• 作者: Arakawa, Takumi;Ue, Sachiyo;Kubo, Tomohiko
• 通讯作者: Kubo, Tomohiko

Molecular basis of nuclear-mitochondrial interaction in cytoplasmic male sterility in sugar beet

甜菜细胞质雄性不育核线粒体相互作用的分子基础

• 发表时间: 2018
• 作者: Takumi Arakawa;Kazuyoshi Kitazaki;Muneyuki Matsunaga;Rika Yui-Kurino;Hiroaki Matsuhira;Tetsuo Mikami;Tomohiko Kubo
• 通讯作者: Tomohiko Kubo