Mechanism of reproductive induction and sex differentiation in land plants

陆地植物生殖诱导和性别分化机制

基本信息

批准号：
17H01437
负责人：
河内孝之
金额：
$ 27.54万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ゼニゴケは陸上植物進化の基部に位置する苔類の１種であり、モデル生物としての基盤づくりが進められてきた。今年度には、ゼニゴケを用いた分子遺伝学的研究の基盤となるゲノム解析に関わる論文公表とデータベース公開を行った。ゼニゴケは核相が単相の配偶体世代が大半を占め、有性生殖に関する研究、特に配偶体世代における配偶子形成に関する未解明の問題を解析するために優れた材料である。ゼニゴケの配偶体世代で生殖系列の細胞を決定するために必要十分な転写制御因子BONOBOを同定した。シロイヌナズナを用いて、この因子の相同遺伝子が被子植物では雄性配偶体すなわち花粉における雄原細胞の運命決定に関与する進化的に保存された働きをもつことを示した。本年度は、上記の成果から転写因子BONOBOが陸上植物に共通した配偶体分化に関する機能をもつことを論文として公表した。ゼニゴケにおける一過的BONOBO発現系の実験からBONOBO転写因子の下流には、性分化に重要な働きをもつMYB転写因子が存在すること明らかにした。また、その遺伝子座では、そのアンチセンスロングノンコーディングRNAをコードするSUF遺伝子が存在することを見出した。今年度はこれらの変異体における雌雄の生殖関連遺伝子の発現を解析し、これらの変異体が形態的に性転換するだけでなく、配偶子形成に関わる遺伝子の発現も変化していることを明らかにした。また、MYB転写因子とSUFの二重変異体を作成したところ、SUF変異の効果は抑圧されることがわかり、SUFはこのMYB転写因子の発現を抑制する機能をもつこと、すなわちMYB遺伝子が遺伝的に上位にあることがわかった。以上のように、変異体の性分化に関する発生学的な表現型と性特異的な遺伝子発現の解析の結果、この制御モジュールが配偶体における雌雄の性分化に重要な役割を与えることを明らかにした。

地钱是地钱的一种，是陆地植物进化的基础，其作为模式生物的基础已经取得了进展。今年，我们发表了与基因组分析相关的论文和数据库，这构成了利用地钱进行分子遗传学研究的基础。大多数地钱具有单相配子体生成，使它们成为有性生殖研究的极好材料，特别是用于分析配子体生成中尚未解决的配子发生问题。我们鉴定了一种转录调节因子 BONOBO，它对于确定地钱配子体世代中的生殖系细胞是必要且充分的。利用拟南芥，我们发现该因子的同源物在被子植物中具有进化保守的功能，它参与决定雄配子体（即花粉中的雄激素细胞）的命运。今年，基于上述结果，我们发表了一篇论文，表明转录因子BONOBO具有与陆地植物常见的配子体分化相关的功能。在地钱中使用瞬时 BONOBO 表达系统的实验表明，BONOBO 转录因子的下游有一个 MYB 转录因子，它在性别分化中发挥重要作用。他们还发现该基因座上存在编码反义长非编码RNA的SUF基因。今年，我们将分析这些突变体中与雄性和雌性生殖相关的基因的表达，发现这些突变体不仅发生形态上的性别逆转，而且还改变了参与配子发生的基因的表达。此外，当我们创建MYB转录因子和SUF的双突变体时，我们发现SUF突变的效果被抑制，这表明SUF具有抑制该MYB转录因子表达的功能。在列表的顶部。如上所述，对突变体性别分化的胚胎学表型和性别特异性基因表达的分析表明，该调节模块在配子体的雄性和雌性性别分化中发挥着重要作用。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Generative Cell Specification Requires Transcription Factors Evolutionarily Conserved in Land Plants

DOI：
10.1016/j.cub.2017.12.053
发表时间：
2018-02
期刊：
Current Biology
影响因子：
9.2
作者：
Shohei Yamaoka;R. Nishihama;Yoshihiro Yoshitake;Sakiko Ishida;Keisuke Inoue;M. Saito;Keitaro Okahashi;Haonan Bao;Hiroyuki Nishida;K. Yamaguchi;S. Shigenobu;K. Ishizaki;K. Yamato;T. Kohchi
通讯作者：
Shohei Yamaoka;R. Nishihama;Yoshihiro Yoshitake;Sakiko Ishida;Keisuke Inoue;M. Saito;Keitaro Okahashi;Haonan Bao;Hiroyuki Nishida;K. Yamaguchi;S. Shigenobu;K. Ishizaki;K. Yamato;T. Kohchi

陸上植物の祖先の特徴をもつ苔類ゼニゴケの全ゲノム構造を解明

阐明具有陆地植物祖先特征的地钱的全基因组结构