リンゴのS9-およびS10-RNaseに連鎖したF-box遺伝子群の単離と解析

タイトル リンゴのS9-およびS10-RNaseに連鎖したF-box遺伝子群の単離と解析
担当機関 (独)農業・食品産業技術総合研究機構 果樹研究所
研究課題名
研究期間 2010~2014
研究担当者 岡田和馬
森谷茂樹
土師岳
阿部和幸
発行年度 2014
要約 リンゴ品種「Spartan」から単離した10個の新規F-box遺伝子(MdFBX21-30)を解析した結果、リンゴには花粉側S遺伝子候補となるF-box遺伝子が少なくとも11タイプ存在する。
キーワード リンゴ、自家不和合性、花粉側S遺伝子、F-box遺伝子、S-RNase
背景・ねらい リンゴ(Malus×domestica Borkh.)の自家不和合性は、S遺伝子座に座乗する雌しべ側S遺伝子と花粉側S遺伝子のセットであるSハプロタイプ(S1S2S3、...)に制御される。これまでに雌しべ側S遺伝子としてRNA分解酵素をコードするS-RNaseが同定されている。一方、花粉側S遺伝子は長い間不明であったが、近年その候補として複数のF-box遺伝子が単離されている。本研究では、リンゴの自家不和合性の分子機構を解明し、結実管理・育種へ応用するため、花粉側S遺伝子の候補となる新規F-box遺伝子を単離する。
成果の内容・特徴
  1. リンゴ品種「Spartan」(S9S10)から単離した10個の新規F-box遺伝子(MdFBX21-30)は、S-RNaseと完全連鎖し、花粉特異的発現およびSハプロタイプ特異的多型を示したことから、花粉側S遺伝子の有力な候補であると考えられる。これまでに同定されたF-box遺伝子と合わせ、リンゴのS9ハプロタイプには14個、S10ハプロタイプには7個のF-box遺伝子が少なくとも存在する。
  2. MdFBX21-30とこれまでにリンゴの花粉側S遺伝子候補として報告された25個のF-box遺伝子(MdSLFMdSFBBMdFBX)の推定アミノ酸配列を用いて系統樹を作成した結果、31個のF-box遺伝子は同一Sハプロタイプ内よりも異なるSハプロタイプ間で推定アミノ酸配列の相同性が高く(89.6%以上)、11タイプ(SFBB1-SFBB11)に分類される(図1)。
成果の活用面・留意点
  1. S9-RNaseに完全連鎖するMdFBX21-23S10-RNaseに完全連鎖するMdFBX24-30を特異的に増幅するプライマーを用いたPCRにより、それぞれS9およびS10ハプロタイプを同定できる。
  2. S-RNase型の自家不和合性を示すナス科植物では、17タイプのF-box遺伝子のうち少なくとも7タイプが花粉側S遺伝子として機能することが証明されている。この結果に基づいて、ナス科植物では自家不和合性の分子機構として「複数の花粉側S遺伝子が分担して数十種類に及ぶ非自己S-RNaseを認識・分解する」という「協調的非自己認識モデル」が提唱されている。リンゴにおいても花粉側S遺伝子の候補となるF-box遺伝子が少なくとも11タイプ存在していたことから、リンゴの自家不和合性も「協調的非自己認識モデル」で説明できる可能性が高い。したがって、リンゴの花粉側の自家和合性変異体を創出するには、花粉側のS遺伝子数を増大させる変異 (倍数化など) を誘導する手法が有効であると推察される。
URL http://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3010027842
カテゴリ 育種 収量向上 なす 品種 りんご

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