植物の種間・倍数性間交雑において種子発育不全が誘発する子房落下現象の分子機構解明

阐明植物种间和多倍体杂种种子发育失败引起卵巢脱落现象的分子机制

• 批准号: 20K05988
• 负责人: 手塚 孝弘
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05988/
• 关键词: 種子発育不全; 未熟果実脱離; 種間交雑; 倍数体間交雑; 生殖隔離; 遺伝解析; タバコ; 子房落下; 植物遺伝育種学; 倍数性間交雑; 器官脱離; 植物遺伝育種; 倍数性

植物の種間交雑では種子発育不全などの生殖隔離が認められることが多く、交雑育種の妨げとなっている。タバコの種間交雑において、交雑組合せによって程度の異なる種子発育不全（タイプⅠおよびタイプⅡ種子発育不全）が生じることを見出している。タイプⅡ種子発育不全ではタイプⅠ種子発育不全よりも重度の症状が認められ、受精後発達中の子房の脱離が誘発される。これらの成果はFrontiers in Plant Science誌において論文として発表した。本年度は、これらの生殖隔離のメカニズムを解明するために次のような実験を行った。1）種子発育不全が分離すると考えられる正逆F1雑種およびそれらに由来する2つのF2集団を用い、これらの各個体をタバコ栽培種と交雑することで遺伝解析を行った。種子発育不全の程度は子房脱離を指標として評価した。その結果、種子発育不全は量的形質であり、複数の遺伝子がかかわっていることが示唆された。正交雑では約2個、逆交雑では約9個の遺伝子が関与していることが示唆された。本成果は、日本育種学会において発表した。2）植物の倍数性を操作するために、コルヒチン処理を実施した。Arabidopsis属の2倍体植物からは4倍体を得ることができた。しかし、新規に作出した4倍体を用いてさらにコルヒチン処理を実施したところ、倍加個体の生育が著しく阻害され、その後代を得ることはできなかった。3）その他の生殖隔離に関する研究も進め、雑種弱勢の研究成果を論文としてPLoS ONE誌で発表した。

在植物种间杂交中经常观察到生殖隔离，例如种子发育失败，这阻碍了杂交育种。在烟草种间杂交中，我们发现根据杂交组合的不同，会出现不同程度的种子矮化（I型和II型种子矮化）。 II型种子发育不全的症状比I型种子发育不全的症状更严重，并会在受精后引起发育中的子房脱落。这些结果作为论文发表在《植物科学前沿》上。今年，我们进行了以下实验来阐明生殖隔离的机制。 1) 通过使用正向-反向 F1 杂交种将这些个体中的每一个与栽培烟草品种杂交来进行遗传分析，该杂交种被认为因种子发育失败而分开，并且由它们衍生出两个 F2 群体。以子房脱落为指标评价种子发育失败的程度。结果表明，种子发育迟缓是一种数量性状，涉及多个基因。据推测，大约2个基因参与正向杂交，大约9个基因参与反向杂交。该结果已在日本育种学会上公布。 2)进行秋水仙碱处理以操纵植物倍性。四倍体植物可以从拟南芥属的二倍体植物获得。然而，当新产生的四倍体进一步用秋水仙碱处理时，加倍个体的生长受到严重抑制，无法获得其后代。 3）他还进行了生殖隔离方面的其他研究，并在PLoS ONE上发表了关于混合弱点的研究成果。

项目成果

Evaluation of Crossability between Nicotiana benthamiana and Nicotiana excelsior

• DOI: 10.3390/agronomy11122583
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: Agronomy
• 作者: T. Tezuka;Naoto Kitamura;M. Yanase;T. Morikawa

タバコ異倍数性種間交雑に生じる種子発育不全および子房落下の遺伝学的解析

烟草异源多倍体种间杂交种子发育失败和卵巢脱落的遗传分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Shiragaki Kumpei;Yokoi Shuji;Tezuka Takahiro*;木田茉奈美・横井修司・手塚孝弘
• 通讯作者: 木田茉奈美・横井修司・手塚孝弘

大阪公立大学大学院 農学研究科 遺伝育種学研究グループ

大阪公立大学农业研究科遗传育种研究组

タバコ種間交雑における雑種致死原因遺伝子HLA1の起源の探索

寻找 HLA1 的起源，该基因负责烟草种间杂交中的杂交致死率

• 发表时间: 2023
• 作者: Shiragaki Kumpei;Yokoi Shuji;Tezuka Takahiro*;木田茉奈美・横井修司・手塚孝弘;西出七虹・横井修司・手塚孝弘
• 通讯作者: 西出七虹・横井修司・手塚孝弘

大阪府立大学大学院 植物育種繁殖学研究グループ

大阪府立大学研究生院植物育种繁殖研究组