花粉遺伝子に生じた二重変異のシナジー効果による二段階での制御メカニズム

東北大学大学院生命科学研究科

三重大学

テキサス工科大学

明治大学

東京大学大学院理学系研究科

チューリッヒ大学

横浜市立大学

東京大学大学院農学生命科学研究科

大阪教育大学

概要

植物の生殖過程には自己・非自己の花粉を認識することで子孫を残すべき花粉を選別する「自家不和合性」という仕組みがあります。シロイヌナズナは進化の過程でこの自家不和合性を失い、自身の花粉で子孫を残す「自家和合性」の種（しゅ）へと変化してきましたが、その詳細な進化の道筋は不明でした。

東北大学大学院生命科学研究科の渡辺正夫教授らの研究グループは、三重大学、テキサス工科大学、明治大学、東京大学、チューリッヒ大学、横浜市立大学、大阪教育大学との共同研究により、植物研究のモデル生物であるシロイヌナズナが自身の花粉で子孫（種子）を残す「自殖」へと進化した原因が花粉で機能するたった1個のSCR遺伝子の2種類の変異にあり、ゲノム情報と転写の二段階による変異のシナジー効果で制御されていることを明らかにしました。

図. シロイヌナズナの自殖への進化モデル図

アブラナ科共通祖先種は自家不和合性を有しており、そこから分岐したハクサンハタザオ（A. halleri）は現在においてもそれを受け継ぎ維持している（図左側）。それに対して、シロイヌナズナ（A. thaliana）は、進化の過程においてSCRタンパク質をコードするエキソン領域と転写の制御領域にそれぞれ変異が生じ、自家不和合性を失い自殖性になったと考えられる（図右側）。

本研究成果は、9月11日にスイス科学誌「Frontiers in Plant Science」（電子版）に掲載されました。本研究は文部科学省科学研究費補助金、日本学術振興会科学研究費、スイス科学基金の支援を受けて行われました。

なお、本研究には生物科学専攻の土松隆志准教授が参加しています。

詳細については、東北大学のホームページをご覧ください。

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―