オルガネラゲノムの母性遺伝現象を支配する分子機構の解析

细胞器基因组母系遗传的分子机制分析

基本信息

批准号：
18870018
负责人：
松島良
金额：
$ 1.68万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

植物では核以外に色素体とミトコンドリアにDNAが存在する。これらのオルガネラゲノムは、多くの作物で片親遺伝(母性遺伝)することが知られている。すなわち、雄性配偶子(精細胞)のオルガネラゲノムは受精により後代へは伝達されず、卵細胞由来のオルガネラDNAのみが遣伝する。母性遺伝を保証する分子機構の実体は不明である。一方、被子植物のうち、約20%の種では色素体ゲノムを両性から遺伝する事が知られている(両性遺伝型植物)が、両性遺伝型植物と母性遺伝型植物の違いを規定する分子機構に関しても未知である。本研究では上述したオルガネラゲノムの遺伝現象を支配する分子機構の解明に関する基礎研究を行った。本年度は、マメ科の牧草であるタルウマゴヤシ(Medicago truncatula)の色素体ゲノムの両性遺伝性に関して解析を進めた。遺伝学的に色素体ゲノムの両性遣伝性を確認するために、二つの生態型間(A17とA20)で発見した色素体ゲノムの多型を指標にしたdCAPS解析を行い、生態型間の交雑により得たF1植物とF2植物において色素体ゲノムの組成(雌雄どちらに由来するのか)を明らかにした。特に器官別(子葉、初生葉、複葉)に雌雄の色素体ゲノムの組成を解析することで、発育ステージにおける雌雄の色素体ゲノムの分離を追跡する事に成功し、下記の結果を得た。タルウマゴヤシの色素体ゲノムは確かに両性遺伝性を示す。後代に遺伝した雌雄両方の色素体ゲノムはFl植物の発達中に栄養分離(vegetative segregation)する。栄養分離はF1世代で完了しF2植物には、雌雄どちらか一方の色素体ゲノムのみが伝達される。今後、タルウマゴヤシを両性遺伝型植物のモデルとすることで、母性遺伝型植物との比較解析が進むことが期待される。Plant Cell Physiol. (2008) 49:81-91

在植物中，除了细胞核外，DNA 还存在于质体和线粒体中。已知这些细胞器基因组在许多作物中是单亲遗传的（母系遗传的）。也就是说，雄配子（精子细胞）的细胞器基因组不会通过受精传递给后代，而仅传递来自卵细胞的细胞器DNA。确保母系遗传的分子机制尚不清楚。另一方面，已知大约20%的被子植物物种继承了两性（雌雄同体植物）的质体基因组，但决定雌雄同体植物和母本基因型植物之间差异的分子机制还不清楚。在本研究中，我们进行了基础研究，以阐明控制上述细胞器基因组遗传现象的分子机制。今年，我们分析了蒺藜苜蓿（一种属于豆科植物）质体基因组的两性性。为了从遗传学上确认质体基因组的双性遗传，我们以两个生态型（A17和A20）之间发现的质体基因组多态性为指标进行了dCAPS分析，并分析了质体基因组的组成（无论是来自雄性还是雌性） )在通过杂交获得的F1和F2植物中得到澄清。特别是，通过分析每个器官（子叶、初生叶和复叶）的雄性和雌性质体基因组的组成，我们成功地追踪了不同发育阶段的雄性和雌性质体基因组的分离，并获得了以下结果。苜蓿的质体基因组确实是两性的。由后代遗传的雄性和雌性质体基因组在F1植物发育期间经历营养分离。营养分离在F1代完成，并且只有雄性或雌性的质体基因组被传递到F2植物。未来，预计通过使用苜蓿作为双性基因型植物的模型，与母本基因型植物的比较分析将会取得进展。植物细胞生理学（2008）49：81-91