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自家受精進化の謎を解明 新たな植物種の交配など栽培植物の育種の応用へ 横浜市立大など研究グループ2023年11月30日

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横浜市立大学の清水健太郎客員教授(チューリッヒ大学教授兼任)と東京大学、東北大学、三重大学の研究グループは、自家受精する植物が持つ遺伝子の変異を実験的に修復して、自家受精を防ぐ祖先植物のメカニズムを回復することに成功した。

図左:倍数体の自家受精の進化の謎。種間交雑に由来する倍数体種では、自家受精を防ぐ鍵と鍵穴のシステムも倍加するので、自家受精に進化する確率はより低くなると考えられていた。  図右:今回、低分子RNAが片親ゲノム上のSCR D遺伝子の発現を抑えていることがわかり、SCR B遺伝子にだけ変異が生じれば自家受精が可能になることを明らかにした。

図左:倍数体の自家受精の進化の謎。種間交雑に由来する倍数体種では、自家受精を防ぐ鍵と鍵穴のシステムも倍加するので、自家受精に進化する確率はより低くなると考えられていた。

図右:今回、低分子RNAが片親ゲノム上のSCR D遺伝子の発現を抑えていることがわかり、SCR B遺伝子にだけ変異が生じれば自家受精が可能になることを明らかにした。

異なる2種間の雑種由来の倍数体植物では、他家受精から自家受精への進化が頻繁に見られることが知られていたが、そのメカニズムは謎に包まれていた(図左)。

そこで、同研究グループは、日本を中心に分布する倍数体植物ミヤマハタザオと、牧野富太郎博士が命名したことでも知られる亜種タチスズシロソウをモデル植物として、ゲノム解析と遺伝子導入実験を実施。その結果、他家受精植物では低分子RNAを介して片親ゲノム上にある自家受精拒絶システムが抑制されており、遺伝子が1つ変異しただけで自家受精が可能になることを明らかにした(図右)。

この研究により、自家受精と他家受精のバランスを人為的に調節できる可能性が示され、これまで困難だった植物種の組み合わせでの交配が可能になるなど栽培植物の育種への貢献が期待される。

同研究成果は11月29日、国際科学雑誌『Nature Communications』に掲載された。

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