性染色体上にコードされるガメトログ遺伝子の役割と半数体生物の性染色体進化

性染色体上编码的配子基因的作用以及单倍体生物中性染色体的进化

基本信息

批准号：
22K19345
负责人：
河内孝之
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19345/
关键词：
性染色体染色体進化植物発生生物学有性生殖

项目摘要

ゼニゴケの性染色体には雌雄の性染色体に共通して座上する性染色体間ホモログ（ガメトログ）が１９組存在する。ガメトログは、祖先的常染色体に由来する遺伝子であり、機能も共通すると考えられてきた。我々はゼニゴケの雌の性染色体上で雌性化を引き起こす性決定因子FeminizerとしてBPCUを同定した。予期せぬことに、BPCUには相同遺伝子BPCVがあり、雄の性染色体にコードされていた。両遺伝子は有性生殖を誘導する機能を共有するが、雌性化能はBPCUのみがもっていた。これはガメトログの概念を変える知見であった。本研究ではガメトログをゲノム編集により破壊し、雌雄の性染色体上に遺伝子が等価のものであるかを検証することを進めている。また、苔類ゲノム情報を用いた分子系統解析によりガメトログの誕生時期を推定した。ガメトログに機能差異があるかを調べるうえで、常染色体が完全に遺伝的に同じである雌雄の株を利用することが望ましい。従来のゼニゴケ雌雄標準系統は野外で採集した別個体由来であるため、常染色体上にも多型が存在した。そこで標準系統も子孫を交配した近交系を作出した。親系統および近交系のゲノムを解読し、近交系の常染色体が遺伝的に同一であることを明らかにした（投稿中）。ガメトログに機能的差異があった場合の更なる機能解析には、キメラ遺伝子の作成が有効である。そのモデルして、BPCUおよびBPCVについてドメイン構造に着目したキメラ分子を作成して機能を解析した。その結果、雌性化能力に重要な領域を同定することができた。さらにその領域について、多数の苔類に保存されているガメトログの配列比較により性染色体上で遺伝子が分岐したときも祖先的配列を推定することを行なった。祖先配列にアミノ酸置換を加えることで新な機能に重要なアミノ酸配列をすることができた（岩崎ら、日本植物学会大会にて発表）。

通常将19对染色体同源物（GameTrols）放在男性和女性的性染色体上。 GameTrols是源自祖先常染色体的基因，被认为具有共同的功能。我们将BPCU确定为一种性决定因素女性化，会导致窦苔藓的女性染色体女性化。出乎意料的是，BPCU具有由男性性染色体编码的同源基因BPCV。这两个基因都具有诱导性繁殖的功能，但只有BPCU具有女性化能力。这是一个改变了游戏量学概念的见解。这项研究正在通过基因组编辑来破坏配子学，以验证基因是否等效于男性和女性的性染色体。此外，通过使用MOSS基因组信息进行分子系统发育分析来估算游戏量学的出生日期。为了研究游戏型的功能差异，希望使用常染色体在遗传上完全相同的雄性和女性菌株是可取的。 Oxali Moss的常规标准谱系来自于户外收集的单独标本，并且在常染色体上也存在多态性。因此，标准线还产生了近交系，在该线路中交叉了后代。父母和近交基因组被解密，以表明近交ost染色体在遗传上是相同的（在发布中）。当游戏型具有功能差异时，创建嵌合基因对于进一步的功能分析是有效的。作为模型，创建了重点关注BPCU和BPCV域结构的嵌合分子来分析其功能。结果，可以确定对女性能力重要的区域。此外，即使基因通过比较许多苔藓中保守的恋术序列在性染色体上分支的基因分支时，也可以估算祖先序列。通过在祖先序列中添加氨基酸取代，可以创建一个对新功能很重要的氨基酸序列（Iwasaki等人在日本植物学会议上提出）。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

MarpolBase Expression: A web-based, comprehensive platform for visualization and insight acquisition out of publicly available transcriptomes of the liverwort Marchantia polymorpha

MarpolBase Expression：一个基于网络的综合平台，用于从地钱公开的转录组中进行可视化和洞察获取

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shogo Kawamura;Facundo Romani;Masaru Yagura;Takako Mochizuki;Mika Sakamoto;Shohei Yamaoka;Ryuichi Nishihama;Yasukazu Nakamura;Katsuyuki T Yamato;John L Bowman;Takayuki Kohchi;Yasuhiro Tanizawa
通讯作者：
Yasuhiro Tanizawa

苔類ゼニゴケの性染色体上の性決定因子の同定

地钱性染色体性别决定因子的鉴定

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩崎美雪;梶原智明;安居佑季子;吉竹良洋;宮崎基;川村昇吾;末次憲之;西浜竜一;山岡尚平;Dierk Wanke;橋本研志;朽津和幸;Sean A. Montgomery;Shilpi Singh;谷澤靖洋;矢倉勝;望月孝子;坂本美佳;中村保一;Chang Liu;Frederic Berger;大和勝幸;John L. Bowman;河内孝之
通讯作者：
河内孝之