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植物の雌雄性を決める遺伝子の重イオンビーム照射と高速4Dスクリーニングによる単離

通过重离子束照射和高速4D筛选分离决定植物性别的基因

基本信息

批准号：
13J06876
负责人：
青沼航
金额：
$ 0.77万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者は任意の染色体欠失を誘導することが可能である重イオンビームを雌雄異株植物ヒロハノマンテマに照射することで雌雄性に関わる遺伝子欠失変異体の探索を行ってきた。平成25年度は欠失変異を高速で検出する4Dスクリーニングの予備実験として、サンプルを1つずつPCRし、アガロース電気泳動で検出する1Dスクリーニングを実施した。重イオンビームを花粉に照射し、受粉させて得られた種子からM1世代2722個体を得た。M1世代の中から雌雄性に関わる既知の遺伝子として①雌蕊を抑制する遺伝子 : GSFと②雄蕊の発生に関わる遺伝子 : S1AP3Yの2つをターゲットにしてスクリーニングをした。スクリーニングの結果、GSF欠失株を12個体、S1AP3Y欠失株を4個体単離した。GSF欠失株は雄蕊と雌蕊両方とも形成する両性花の表現型を示した。それぞれの株において花粉の数と胚珠の数を計測したところ、両者には負の相関関係があった。雌雄異株植物は両性花植物から進化したと考えられており、進化の過程で雄蕊と雌蕊の資源投資量にトレードオフが出現することが予測されている。今回の結果はその予測を実証することができた。このトレードオフは、同じ雌雄異株植物であるホップやホウレンソウなどの農作物の花発生様式の理解の助けになるであろう。S1AP3Y欠失株は雄蕊の発生に異常が出ることが期待されたが、表現型は変わらなかった。S1AP3Yの欠失を他の遺伝子が相補している可能性が考えられたため、Bクラス遺伝子の発現量をRT-PCRによって調べたところ、S1AP3Y欠失株は対立遺伝子S1AP3Xの発現量が増加していた。これはY染色体の遺伝子退化を相補する遺伝子量補償がはたらいた結果だと考えられる。マウス、ショウジョウバエなどの動物において遺伝子量補償は多く報告されているが、植物において遺伝子欠失変異体において遺伝子量補償を調べた研究はこれが初めてである。

The applicant shall be responsible for the induction of any chromosome deficiency and the exploration of any chromosome deficiency in dioecious plants. In 2015, we implemented the preparation of 4D smart-screens to detect any abnormalities at high speed, the implementation of 1D smart-screens to detect PCR at the server, and the detection of abnormal electrical activity. 2722 individuals were collected from M1 generation. M1 generation in the middle of the female and male, known as the female and male, the female and male, the female, the male, the female, the male, the female, the The results of the survey showed that there were 12 individuals with GSF deficiency and 4 individuals with S1AP deficiency. The phenotype of GSF is shown in the absence of stamen and pistil formation. The number of pollen and ovules in the plant were negatively correlated. Dioecious plants and flowering plants evolve, and the process of evolution, the amount of resources invested in stamens and pistils, and the occurrence of these changes are predicted. The results of this review are as follows: This is the first time that a plant has ever been able to understand the flower development pattern of a crop. S1AP3Y Unmature plants, stamens and development abnormal, phenotype abnormal S1AP3Y is missing another gene, and the possibility of detecting S1AP3X is increasing. The Y chromosome gene degradation is complementary to the gene quantity compensation. A study on the compensation of the amount of lost seeds in plants and animals was carried out.