研究経過報告｜新学術領域｜ゲノム・遺伝子相関

　植物の自家不和合性（SI）システムは、自己/非自己を識別し、自殖を防いでいます。既知のSIシステムは、全て単一の雄性−雌性因子間での自己特異的な結合を介して不和合性反応を誘起し、自殖を抑制するものでした。一方、ナス科植物では、雌しべに発現する単一の雌性因子S-リボヌクレアーゼ（S-RNases）を、花粉に発現する複数の雄性因子SLFsが非自己特異的に解毒することで他殖を促進していることを、これまでの研究において明らかにしてきました。しかしながら、そのような非自己認識システムが、いくつのSLFコンポーネントによって構成されているのか、判っていませんでした。

　今回、網羅的な遺伝子解析から、個々の花粉は16~20種類のSLFsを持つことを明らかにしました。これらのSLFsが分担して協調的に非自己S-RNaseの認識にあたることで、50種類以上ある非自己S-RNaseのほぼ全てが解毒可能であることを、形質転換実験と簡単な数理モデルに基づいて示しました。さらに、1億2千万年以上の長い年月をかけてS-RNaseとSLFsが共進化してきたこと、多数のSLFsの獲得に際し、遺伝子重複と遺伝子交換が重要な役割を果たしてきたことを示唆しました。また、各々のS遺伝子は自己S-RNaseを認識するSLFsを獲得しない方向に進化していること、逆に獲得した場合は自家和合性株に変異することを、新たな証拠に基づき示しました。

　本論文で論じている雌雄因子間の相関は、病原性因子と抵抗性因子の相関関係と酷似しており、相関遺伝子群の共進化過程を探るための優れたモデル系となることが期待されます。本成果は、Nature Plantsの創刊号に掲載され、本研究で扱ったペチュニアの花の写真が表紙に選ばれました。現在オープンアクセス中ですので、ご一覧いただければ幸いです。

Gene duplication and genetic exchange drive the evolution of S-RNase based self-incompatibility.

Kubo, K., Paape, T., Hatakeyama, M., Entani, T., Takara, A., Kajihara, K., Tsukahara, M., Shimizu-Inatsugi, R., Shimizu, K.K., Takayama, S.

Nat. Plants (2015) 1: 14005.

http://www.nature.com/articles/nplants20145

第15回アロマ・サイエンス・フォーラム2014で講演

2015.01.05／【東北大】山元班
　　　　　　　

アウトリーチ

山元は、2014年12月12日にアルカディア市ヶ谷（東京）にて開催された標記の講演会で招待講演を行いました。講演タイトルは、『フェロモンと性行動−ハエとヒトは同じか』。その中で、両種の性行動の基盤には脳の性的二型があることを、さまざまな実験データを示して論じました。

図：講演要旨集の表紙

雄特異的筋肉の誘導に必要な種に固有のゲノム領域を特定

2015.01.05／【東北大】山元班
　　　　　　　

研究成果

Drosophila melanogaster（キイロショウジョウバエ）の雄成虫には、腹部第5節の背板に付着する一対の筋肉、ローレンス筋（Muscle of Lawrence: MOL）が存在します。MOLは、支配運動ニューロンが雄決定因子のFruitless（Fru）タンパク質を発現する時にのみ形成される雄特異的筋肉です。同じDrosophila属の種でも雄がMOLを持たない種が多数あり、またMOLを二対持つD. subobscuraも存在します。この種差の原因を特定するため、fru遺伝子プロモータ5'側配列約6kb領域をD. subobscuraからクローニングし、D. melanogasterに導入して、その配列を用いてfruの強制発現を行ったところ、雌にMOLが形成されました。D. melanogasterの対応する配列にはMOLを誘導する能力はありません。そこで種間キメラの配列を作成することで、MOL誘導能を持つゲノム領域を1.5kbの範囲に狭めることに成功しました。今後は、さらにこの範囲に含まれるどのモチーフがMOL誘導に関わるのかを決定することが急務です。

出典：Takayanagi, S., Toba, G., Lukacsovich, T., Ote, M., Sato, K. and Yamamoto, D. A fruitless upstream region that defines the species specificity in the male-specific muscle patterning in Drosophila. Journal of Neurogenetics (in press).

図：D. melanogaster雄のMOL

【アウトリーチ活動】10月期から12月期(第3四半期)までの出前講義実績概略(12/31)

2014.12.31／【大阪教育大】鈴木班
　　　　　　　

　科学研究費の申請書にも近年、実施が義務づけられている「国民との科学・技術対話」の推進。鈴木班でも、小中高への出前講義を通したアウトリーチ活動を広く展開し、国民へ科学・技術を還元します。

　前々回が6月末まで、前回が9月末までをまとめました。今回は、10月から12月の第3四半期における研究分担者・渡辺のアウトリーチ活動をまとめておきます。詳しい内容は、研究室のHPに記してありますので、興味のある方は、ぜひ、以下のlinkをご覧ください。講義内容は、今回は小学校、中学校、高校、一般の方、向けで、内容は植物の生殖などに関わる講義、実験、見学サポートなどです。

　仙台市立木町通小学校・特別講義(1, 2)
　栃木県立宇都宮女子高等学校・SSH特別講義(1)
　仙台市立七北田小学校・NSP特別講義(1, 2)
　公開講座・科学は無限大!!!　時空を超えて未来を見てみよう!!!(1)
　石川県立小松高等学校・特別講義(1, 2, 3)
　かほく市立七塚小学校・特別講義(1)
　富山県立富山中部高等学校・SSH課題研究、運営実施検討会(1)
　加賀市立錦城東小学校・特別講義(1)
　加賀市立湖北小学校・特別講義(1)
　小松市立中海小学校・特別講義(1)
　兵庫県立豊岡高等学校・SSH「サイエンスリサーチ」(1, 2, 3)
　岩手県立一関第一高等学校・特別講義、科学者の卵養成講座・学校推薦コース研究指導(1, 2, 3, 4)
　飛翔型科学者の卵養成講座・研究重点コース(1, 2, 3, 4)
　岩手県立盛岡第三高等学校・SSH緑丘セミナー(1)
　今治市立朝倉小学校・特別講義(1)
　今治市立乃万小学校・特別講義(1)
　今治市立国分小学校・特別講義(1)
　今治市立玉川中学校・特別講義(1)
　今治市立鴨部小学校・特別講義(1)
　今治市立九和小学校・特別講義(1)
　今治市立波止浜小学校・特別講義(1)
　今治市立吉海小学校・特別講義(1)
　GSC・アカデミックイブニングセミナー(1)
　GSCポスター発表会審査員(1)
　仙台市立福岡小学校・第14回東北大学出前授業(1)
　仙台市片平児童館・かたひらきっずサイエンス～将来の科学者をめざして～(1)
　仙台市立第二中学校・「自分づくり教育」における職場体験活動の受入れ(1, 2)
　愛媛県第39回理科研究会「科学が好きな子どもを育てる」パネリスト(1)
　仙台市立片平丁小学校・1年生研究室見学(1)
　鹿児島県立錦江湾高校・コアSSH運営指導委員会(1)
　青森県立五所川原高等学校・理数科講演会(1)
　ふくしまサイエンススクールコミュニティーサイエンスフェア(1)

　今後も引き続き、社会貢献ができる領域であるように努力したいと思います。

　わたなべしるす

大阪信愛女学院高等学校で講演をしました

2014.12.19／【明治大】矢野班
　　　　　　　

１２月１８日に、大阪信愛女学院高等学校において、高２・３生を対象に研究への取り組みについて講演しました。