アスパラガスの雌雄を分ける性決定遺伝子を世界で初めて発見 植物の性の進化、ダーウィンの予測を裏付け~有用な作物の育種に期待~

アスパラガスの雌雄を分ける性決定遺伝子を世界で初めて発見
植物の性の進化、ダーウィンの予測を裏付け ~有用な作物の育種に期待~

概要
東北大学大学院生命科学研究科の菅野明准教授は奈良先端科学技術大学院大学、基礎生物学研究所、徳島大学、九州大学、東京大学との共同研究によって、全ゲノム(遺伝情報)や遺伝子の発現を網羅的に解析する手法を用いて、アスパラガスの雌雄を決める性決定遺伝子※1を世界で初めて発見しました。
植物の多くは1つの花におしべとめしべをもつ両性花ですが、イチョウ、キウイフルーツ、アスパラガスなどは雄花のみをつける雄株と雌花のみをつける雌株に分かれます。これらの植物の性別はほ乳類と同様に性染色体によって制御されており、アスパラガスでは性染色体がXYのとき雄株、XXのとき雌株となります。アスパラガスの花は発生初期では雄花と雌花で違いはありませんが、発達するに従い雄花ではめしべの、雌花ではおしべの発達が停止します。そのため、Y染色体上にはおしべの発達を促進する遺伝子とめしべの発達を抑制する遺伝子の2つの性決定遺伝子が存在すると予想されていました。
本研究ではMSE1と名付けた転写因子※2の機能があるタンパク質のDNAを持つ遺伝子がおしべの発達を促進するアスパラガスの性決定遺伝子であることを明らかにしました。この成果はアスパラガスの性別を決定する鍵因子を明らかにしただけでなく、人為的に植物を雌雄があるタイプに改変したり、雌雄をあわせ持つ両性花に戻したりする技術へ発展する可能性があり、植物の育種に応用されることが期待されます。
この成果は日本分子生物学会および米国のJohn Wiley & Sons社が出版するGenes to Cells誌1月号に掲載されました。

 

kanno図A アスパラガスの花
アスパラガスでは性染色体がXXのとき雌花、XYのとき雄花となる。雌花ではおしべの、雄花ではめしべの痕跡がそれぞれ残っており、発達途中で退化している。

図B アスパラガスの性決定モデル
アスパラガスのY染色体上にはおしべの発達を促進する遺伝子とめしべの発達を抑制する2つの性決定遺伝子があると予想されてきた。この2つの遺伝子の働きにより雌花から雄花へと転換する。今回の研究ではおしべの発達を促進する性決定遺伝子がMSE1であることが明らかになった。

 

詳細 外部リンク (奈良先端科学技術大学院大学のページへ)

 

【論文】
MYB transcription factor gene involved in sex determination in Asparagus officinalis(和訳:アスパラガスの性決定に関わるMYB転写因子)

【著者】
Kohji Murase1, Shuji Shigenobu2, Sota Fujii1, Kazuki Ueda1, Takanori Murata1,
Ai Sakamoto1, Yuko Wada1, Katsushi Yamaguchi2, Yuriko Osakabe3, Keishi Osakabe3,
Akira Kanno4, Yukio Ozaki5 and Seiji Takayama1,6
所属:1奈良先端科学技術大学院大学,2基礎生物学研究所,3徳島大学、4東北大学,5九州大学,6東京大学

【雑誌】
Genes to Cells(1月号)

【DOI】
10.1111/gtc.12453

 

問い合わせ先

(研究に関すること)
東北大学大学院生命科学研究科
担当 菅野 明 (かんの あきら)
電話番号:022-217-5725
Eメール:akira.kanno.c1*tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

 

Twitter @TohokuU_Lifesci