性決定遺伝子同定に基づく半数体生物のU/V性決定システムの制御機構の解析

基于性别决定基因鉴定的单倍体生物U/V性别决定系统控制机制分析

• 批准号: 22H00417
• 负责人: 河内 孝之
• 金额: $ 26.62万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00417/
• 关键词: 植物発生生物学; 有性生殖; 性決定; 遺伝機能進化; 雌雄分化; 植物発生; 性分化; 配偶子形成

ゼニゴケで見出した半数体生物の性決定因子BPCUはクロマチン状態の制御に関わるとされる植物特異的DNA結合タンパク質をコードし、雌雄性分化に加えて有性生殖誘導を制御する。本研究では、成長制御におけるクロマチン制御の実態とその制御因子を明らかにすることを目指している。本年度は、生殖誘導条件におけるクロマチン状態をヒストン修飾に特異的な抗体を用いて解析した。ゼニゴケは長日条件と遠赤色光の両方が生殖誘導に必要とされるが、両者の関係は不明であった。遠赤色光を与えず、日長のみを変化させた条件で、生殖誘導の鍵因子BONOBO遺伝子座において、長日条件と短日条件におけるクロマチン状態の差異があることを見出し、つまり日長の差がその後の遠赤色光による光質刺激に対して感度よく振る舞うプライミング状態を作ることを示唆することができた。雌雄分化に重要な常染色体にコートされるFGMYB/SUF遺伝子は、メスではFGMYBが発現し、オスでは、アンチセンスロングノンコーディングRNAであるSUFが発現することでFGMYB遺伝子は抑制される。この遺伝子座のヒストン修飾についても解析を進め、雌雄に特異的なクロマチン状態にあることを見出した。オスでは発現するSUFがメスでは抑制する仕組みに関しては、性染色体上の性決定遺伝子であるBPCUが関わることを変異体の解析により示すことができた。また、BPCUについては、性染色体相同遺伝子であるBPCVとのキメラ解析により、BPCUとBPCVに共通する生殖誘導機能と、BPCUのみがもつ雌性化機能がタンパク質のどの領域に由来するかを調べた。さらに、近年急速に充実してきたコケ植物のゲノム情報を利用してBPCUとBPCVの分子系統樹を詳細に解析し、祖先的な分子がもつアミノ酸配列を推定した。

BPCU 是在地钱中发现的单倍体生物的性别决定因子，编码植物特异性 DNA 结合蛋白，该蛋白被认为参与调节染色质状态，并且除了雄性和雌性分化之外还控制有性生殖诱导。在本研究中，我们旨在阐明染色质调控在生长调控中的现实及其控制因素。今年，我们使用组蛋白修饰特异性抗体分析了生殖诱导条件下的染色质状态。地钱需要长日照条件和远红光来诱导繁殖，但两者之间的关系尚不清楚。在不施加远红光而仅改变日照长度的条件下，我们发现长日照条件和短日照条件下BONOBO基因位点的染色质状态存在差异，这是繁殖的关键因素诱导，即日长的差异，我们能够表明这会产生一种启动状态，在这种状态下，细胞对随后的远红光刺激表现敏感。 FGMYB/SUF 基因覆盖在常染色体上，对性别分化很重要，在女性中表达，而在男性中则被 SUF（一种反义长非编码 RNA）的表达抑制。我们还分析了该位点的组蛋白修饰，发现它具有男性和女性特有的染色质状态。通过分析突变体，我们能够表明，在男性中表达的 SUF 在女性中被抑制的机制涉及性染色体上的性别决定基因 BPCU。此外，通过对BPCU与性染色体同源基因BPCV的嵌合分析，我们研究了该蛋白质的哪个区域衍生出BPCU和BPCV共有的生殖诱导功能，以及BPCU独有的女性化功能。此外，利用近年来迅速增加的苔藓植物基因组信息，我们详细分析了BPCU和BPCV的分子系统发育树，并推导了祖先分子的氨基酸序列。

项目成果

Gregor Mendel Institute(オーストリア)

格雷戈尔·孟德尔研究所（奥地利）

Stomatal regulators are co-opted for seta development in the astomatous liverwort Marchantia polymorpha

• DOI: 10.1038/s41477-022-01325-5
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Nature Plants
• 影响因子: 18
• 作者: K. Moriya;Makoto Shirakawa;Jeanne Loue-Manifel;Yoriko Matsuda;Yen-Ting Lu;K. Tamura;Yoshito Oka

Evolutionally origin of photoperiod dependent germline cells formation pathway in land plants

陆地植物光周期依赖性生殖细胞形成途径的进化起源

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshihiro Yoshitake;Shohei Yamaoka;Shogo Kawamura;Tomoaki Kajiwara;Ryuichi Nishihama;Takayuki Kohchi
• 通讯作者: Takayuki Kohchi

アンチセンス長鎖非翻訳RNA SUFの転写は苔類ゼニゴケ雌性化遺伝子FGMYBの発現抑制に重要である

反义长链非翻译RNA SUF的转录对于抑制地钱女性化基因FGMYB的表达很重要

• 发表时间: 2022
• 作者: 梶原 智明;宮崎 基;岩崎 美雪; 山岡 尚平;吉竹 良洋;安居 佑季子;西浜 竜一;河内 孝之
• 通讯作者: 河内 孝之

ゼニゴケにおけるジベレリン新奇信号伝達因子の探索

寻找苔类中新型赤霉素信号因子

• 发表时间: 2022
• 作者: 下川 瑛太;川村 昇吾;Sun Rui;鈴木 かおり;岡部 麻衣子;吉竹 良洋;安居 佑季子;西浜 竜一;山岡 尚平;増口 潔;山口 信次郎;河内 孝之
• 通讯作者: 河内 孝之