イネ胚乳の生殖的隔離における「綱引き」モデルの分子実態解明

阐明水稻胚乳生殖隔离“拔河”模型的分子现实

• 批准号: 21H02170
• 负责人: 木下 哲
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02170/
• 关键词: イネ; 胚乳; ポリコーム複合体; 生殖的隔離; インプリンティング; 細胞化; H3K27me3; ポリコーム; MADS-box

被子植物における胚乳の生殖的隔離や、最終的な胚乳の大きさは、エピジェネティックな制御によりその初期発生期に決定されることが理解されつつある。穀類胚乳の生殖的隔離では、オス・メスゲノムの「綱引き」とも表現される仕組みが古くから想定されているが、その分子実態は未だ明らかになっておらず、胚乳発生レベルでの知見のみが明らかにされている。なかでも、細胞質分裂をスキップした核分裂を続けることにより多核体を形成した後に、一斉に細胞化する胚乳発生様式は、生殖的隔離の指標として重要であることが明らかとなっている。ゲノム編集により作成したポリコーム複合体の構成因子の1つosemf2a変異体は、多核体から細胞化へのタイミングが遅れることにより胚乳発生異常が現れる(Plant Cell 2021)。従って、綱引きの分子実態を担う最重要候補と捉えている。これに対して、栽培イネと野生イネとの交配では、細胞化のタイミングが早まることが明らかとなっている(Plant J. 2011)。これまでにポリコーム複合体構成因子の変異体と野生イネの組み合わせを検証し、胚乳発生の動態やOsMADS等のインプリント遺伝子の発現がどのように変化するか解析を進め、RNA-seq, 全ゲノムメチローム解析のための準備を進めてきた。次年度も引き続き、樹脂切片を用いた胚乳発生解析など基礎的データを取得して最終年度までにインフォマ解析を達成する。

众所周知，被子植物中胚乳和最终胚乳大小的生殖隔离是通过表观遗传控制在早期阶段确定的。在谷物胚乳的生殖隔离中，长期以来已经设想了这种机制，该机制也可以被描述为雄性和女性基因组的“拔河”，但尚不清楚，但仅在胚乳发育水平上发现了这种发现。其中，已经揭示了胚乳发育模式，该模式通过继续进行多核分裂而形成多核体后同时转化，而跳过细胞因子，这是生殖隔离的指标。 OSMF2A突变体由基因组编辑产生的多肉液复合物的组成因子之一表现出胚乳发育异常，这是由于从多核体到细胞化的延迟时序引起的（植物细胞2021）。因此，我们认为它是接管拔河比赛的分子现实的最重要的候选人。相比之下，已经揭示了栽培大米和野生水稻之间的穿越会加速细胞的时机（Plant J. 2011）。到目前为止，我们已经检查了多孔复合物成分因子和野生水稻的突变体的组合，并一直在分析胚乳发育的动力学以及诸如OSMADS等烙印基因的表达，并正在为RNA-SEQ和整个基因组甲基机分析做准备。明年，将获得使用树脂部分的基本数据，例如胚乳开发分析，并在最后一年实现信息分析。