研究成果

キウイフルーツの性別決定遺伝子を発見 -植物が「性別」を獲得した進化過程の解明へ-


2018年04月11日


     赤木剛士 農学研究科助教、田尾龍太郎 同教授、片岡郁雄 香川大学農学部教授らの共同研究グループは、キウイフルーツなどマタタビ属に分類される植物群の性別決定遺伝子を特定し、植物の性別獲得におけるゲノム進化の特異性を明らかにしました。

     本研究成果は、2018年4月6日付け(米国時間)の科学雑誌「The Plant Cell」に発表されました。

    研究者からのコメント

    左から、赤木助教、田尾教授、片岡教授

    キウイフルーツは歴史が新しく、改良余地の大きな果樹作物ですが、授粉に多大なコストがかかるため、農業上、「性別」が大きな課題になっていました。一方で、植物の「性別」は100年に渡って研究されながらも、その決定遺伝子が同定されたのは、わずかに2種、つい最近のことです。今回のプロジェクトでは、香川大学で長年にわたって保持されてきたキウイフルーツの育種系統や収集された多くの野生系統を、私たちの有する先端ゲノム解析技術へと効率的に活用することで、性決定遺伝子の早急な同定とその進化過程の解明が可能になりました。「桃栗三年柿八年」と言われますが、キウイフルーツも柿と同様に、花が咲いて性別の研究を行うまで非常に長い時間がかかります。なかなか研究対象とするには壁の高い果樹作物ですが、今回のように、長期的な視野で育種された植物材料の提供と、先端ゲノム解析という新しい観点を組み合わせることで、はじめて壁を越えることができた研究だったと思います。

    概要

     オスとメスの「性別」は、生物が進化の中で獲得した多様性の維持に最も重要な仕組みの1つです。動物では性別があることが当然のように捉えられている一方で、植物では明確な「性別」を持つものは少数派です。しかしながら、植物における性別決定の仕組みは多様であり、分類上のグループごとに別々の進化過程をたどって成立したと考えられています。この仕組みを司る植物の「性別決定遺伝子」は、これまでわずか2種のみでしか特定されておらず、なぜ植物では独立した性別の成立が頻繁に起こりえるのか、その仕組みや進化における多様性・一般性については謎に包まれていました。

     本研究グループは、キウイフルーツなどマタタビ属に分類される植物の性別決定を司る遺伝子として、Y染色体上のサイトカイニンシグナル遺伝子「Shy Girl」を特定することに成功し、さらに、「Shy Girl」がキウイフルーツの性別獲得にどのように関与したのか、その特異な進化過程を明らかにしました。

    図:キウイフルーツの性別決定遺伝子「Shy Girl」の成立過程

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】https://doi.org/10.1105/tpc.17.00787

    Takashi Akagi, Isabelle Marie Henry, Haruka Ohtani, Takuya Morimoto, Kenji Beppu, Ikuo Kataoka, Ryutaro Tao (2018). A Y-encoded suppressor of feminization arose via lineage-specific duplication of a cytokinin response regulator in kiwifruit. The Plant Cell.


    キウイフルーツの性別決定遺伝子を発見 -植物が「性別」を獲得した進化過程の解明へ-
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