陸上植物の雌雄生殖細胞分化を担う鍵メカニズムの解析

新学術領域研究(研究領域提案型)

山岡 尚平  京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (00378770)

8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)

本研究では、被子植物における卵をはじめとする配偶体細胞の分化と、配偶体の性分化を担うメカニズムを明らかにするため、１）シロイヌナズナのBNB転写因子ファミリーの一員であるBNLの機能を明らかにし、転写複合体形成について調べ、BNLが雌性生殖細胞分化の鍵因子である可能性を検証する。またゼニゴケとの比較により、BNBファミリーの機能の進化について調べる。２）BNBファミリーの標的・下流遺伝子をゼニゴケとシロイヌナズナで比較し、生殖細胞分化メカニズムの全容と進化について調べる。３）BNBファミリーが配偶体の性分化にどのように関わるかを調べる。

陸上植物において、雌雄の配偶子および配偶体細胞の分化と、その性分化を担うメカニズムは未解明の部分が多い。代表者はこれまで、BONOBO (BNB)と名付けたbHLH転写因子ファミリーが陸上植物に共通する生殖細胞分化に必要な鍵因子であり、被子植物ではその機能は少なくとも雄側で保存されていることを示した (Yamaoka et al., Curr. Biol. 2018)。また、BNBは別のbHLH転写因子ファミリーLRL/DROP (Zhang et al., Nat. Plants 2017) と進化的に保存されたヘテロ二量体を形成して生殖細胞分化に関わるという示唆を得た。本研究では、BNB-LRL/DROP転写因子複合体による雌雄の生殖細胞分化の制御メカニズムの全体像とその進化について解明を目指す。今年度の成果は以下のとおりである。
(1) BNB転写因子複合体の機能解析：ゼニゴケMpBNB-Citrineノックイン株 (Yamaoka et al., Curr. Biol. 2018) において、ゲノム編集によりMpLRLをノックアウトしたところ、配偶子器始原細胞の分化がみられなくなった。このことから、MpLRLは配偶子器始原細胞の分化と生殖器托形成に必要であり、ゼニゴケのMpBNB-MpLRL複合体は生殖始原細胞分化を統御すると考えられる。
(2) 雌性生殖細胞分化の鍵因子の同定：ゲノム編集により、候補であるシロイヌナズナのBNB-LIKE (BNL) (Yamaoka et al., Curr. Biol. 2018)のノックアウト株を多数得たが、いずれも雌性配偶体の分化に顕著な影響がみられなかった。被子植物のBNBの機能は、雄性配偶子形成のみで進化的に保存されており、雌性配偶子形成では別のメカニズムが主要な役割を担っている可能性がある。

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。