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证实获得-木原均,西山市3博士提倡能从不同的种之间的杂交发芽的种子的极核活性化说法的-

2017.12.22
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证实获得-木原均,西山市3博士提倡能从不同的种之间的杂交发芽的种子的极核活性化说法的-

在~"The Plant Journal"刊登~

横滨市立大学木原生物学研究所的崎薰博士(日本学术振兴会特别研究员)和木下哲教授的小组因为让作为母亲的栽培稻子的多倍性*2人为,并且加倍所以打破在栽培稻子和野生稻子的种间杂交根据与国立遗传学研究所的共同研究可以看到的种的障壁*1,在能发芽的种子的获得成功了。和说明对这个成果被在1930年代木原均博士提议,被在1978年西山市3博士提倡的父亲(精核)由来染色体组和母亲(极核)由来染色体组的胚乳发生的效果的不同的使用稻子类,试验性地证明"极核活性化说法"(图1,文献1.2)的结果成为了。而且,显示作为父亲、母亲由来染色体组的功能差别(对胚乳发生的效果的不同)的原因的界内印刷遗传基因*3的体现和种的障壁的打破有关的了。今后以种的障壁的更加详细的分子机构的阐明为目标,与此同时想进行能为其他的作物的品种改良做贡献的手法开发。
研究成果的要点 
 ○被多倍性操纵打破在栽培稻子和野生稻子的种间杂交可以看到的种的障壁。
 ○利用稻子类,证实极核活性化说法。
 ○对种的障壁的打破和界内印刷遗传基因的体现显示有相关的了。
 ○容易做不同的种之间的杂交,特别在对绿色蔬菜的品种改良的贡献期待作物。
图1。出自极核活性化说法(左)和母亲的多倍性操纵的种的障壁的打破(右)

研究的背景

可能有具有作为近縁的野生种在害虫抵抗性方面对作物优秀的性格的事情,使这个和作物种相配的品种改良被希望。但是,用不同的种之间的交配发生种子的发育不全,各种各样的获得是困难的非常(图1,文献3)。这种现象被叫做种的障壁(生殖隔离机构)。甚至我们的主食稻子把对母亲在栽培稻子在非洲自然生长的野生稻子(学名:Oryza longistaminata)换成父亲,进行种间杂交胚乳过剩,并且变大的话,各种各样种子全部死于。这样的胚乳的种的障壁被用各种各样的植物种观察,但是不太清楚那个分子机构。克服在胚乳的种的障壁,即使是不同种类之间的杂交也正常生长以及得到可以长期保存的种子的技术的确立被要求。
被用种之间的交配可以看到的胚乳发生异常组合种,根据杂交的方向性(把哪个种换成父亲或者母亲)变化的假设有一定的法则性。西山市3、木原均博士正在1970年代提倡母亲(极核)从自1930年代左右起使用作为en麦子的朋友的燕麦类的种间杂交实验的结果有父亲(精核)"促进做"抑制"的效果相反地,"做胚乳发生的效果,两效果的均衡被在一般的胚乳发生保持有必要的"极核活性化意见"(图1)。但是当时不太清楚那样的功能差别为什么对父亲、母亲染色体组有的分子机构。
在木下哲教授的小组,以在胚乳可以看到的种的障壁的分子机构的阐明为目标,把研究推进,显示作为染色体组in印刷*4和被叫的epijienetikku的结构正产生父亲、母亲染色体组的功能差别(对胚乳发生的相反的效果)的了。什么即使在一样的种中不仅种间杂交而且有胚乳发生的异常也甚至在多倍性的不一样的父母间隔的杂交(多倍体之间的杂交)发生正知道,假设有共同点的分子机构正和种间杂交和多倍体之间的杂交有关系。在这次的研究方面在那里试根据多倍性的操纵打破种的障壁的了。

研究的内容和成果

从迄今为止的研究,正和胚乳"萎缩,"在多倍体之间的杂交认定母亲的多倍性完成的种间杂交找到什么反向的异常发生(图2,文献4)。因而如果使母亲的多倍性上升的话,让"萎缩,"做做在种间杂交发生的"过剩肥大"的胚乳,不能使胚乳的发达正常化的话想法,那项验证做了试验。普通栽培稻子以及野生稻子是二倍体种,但是对母亲利用使多倍性上升的四倍体的栽培稻子(学名:Oryza sativa),进行了与野生稻子(Oryza longistaminata)的种间杂交。其结果能够得到的各种各样种子的98%发芽,那一切正常也发芽后来生长了(图2)。就是说,在得到修改因为操纵母亲方面的种的多倍性所以正在父亲、母亲之间垮掉的均衡,正常能发芽的各种各样种子的成功了。而且母亲特殊,并且父亲特殊的界内印刷遗传基因的体现相关胚乳发生异常,显示异常的,种的障壁是被打破的多倍性操纵的杂交,并且正找到界内印刷遗传基因的体现异常正恢复的对今后的分子机构阐明的线索。
图2。操纵不同种类之间的或者多倍性,做了杂交时候的稻子的种子的发达的样子(栽培稻子=Oryza sativa,野生稻子=Oryza longistaminata)
这次的结果,因为作为母亲的栽培稻子的"抑制"的效果在栽培稻子和野生稻子的种间杂交弱所以被倍增,母亲的"抑制"效果能解释因为能保持了与作为父亲的野生稻子的"促进"效果的均衡所以胚乳发生成功了因为发生的胚乳的过剩肥大使用让栽培稻子的染色体组加倍的四倍体所以。就是说,木原、西山博士从战前起注意,时隔半个世纪之后第一次在木原生物学研究所利用稻子类,证实了在1978年提倡的极核活性化说法试验性地。

今后的展开

因为对人为而言在种间杂交操纵多倍性所以能克服了种的障壁。认为今后是因为进行研究所以长年没被表明的胚乳,并且能在可以看到的种的障壁的分子机构而且逼近。另外,野生种的不同的种之间的杂交变得容易,并且对作物的品种改良的大的贡献被期待因为使本研究成果发展起来所以。

用语说明

*1. 种的障壁:
妨碍不同的种之间的杂交的结构。不仅胚乳发生的异常而且,花粉的认识各种各样的障壁被知道。

*2. 多倍性:
表示多少有染色体安排的概念。栽培稻子以及野生稻子的大量是有2套染色体的二倍体种。

*3. 界内印刷遗传基因:
体现哪一方面父亲由来或者母亲由来在继承的遗传基因中优先表现出来,在另一方面被父母抑制的遗传基因。Prader-Willi症候群的疾病异常发生的话被在种子的发达异常,人在植物界内印刷遗传基因知道。

*4. 染色体组INN印刷:
也说"染色体组铭刻"。关于上述界内印刷遗传基因,被一方的父母知道由来的遗传基因优先表现出来(单亲性基因表现)。把这样的现象叫做染色体组INN印刷,作为DNA甲基化epijienetikku的修饰(记号)对孩子从父母传达,想在这个修饰做,是植物的胚乳,并且可以看到单亲性基因表现。

参考文献

1.   Kihara H and Nishiyama I (1932) Different compatibility in reciprocal crosses of Avena with special reference to tetraploid hybrids between hexaploid and diploid species. Japan. J. Bot. 6: 245-305.
2.   Nishiyama I and Yabuno T (1978) Causal relationship between the polar nuclei in double fertilization and interspecific cross-incompatibility in Avene. Cytologia 43: 453-466.
3.   Ishikawa R, Ohnishi T, Kinoshita Y, Eiguchi M, Kurata N and Kinoshita T (2011) Rice interspecies hybrids show precocious or delayed developmental transitions in the endosperm without change to the rate of syncytial nuclear division. Plant J. 65: 798-806.
4.   Sekine D, Ohnishi T, Furuumi H, Ono A, Yamada T, Kurata N and Kinoshita T (2013) Dissection of two major components of the post-zygotic hybridization barrier in rice endosperm. Plant J. 76: 792-799.


※本研究受到"植物新品种诞生的原理",JSPS科研究室费特别研究员奖励费、年轻研究(B)的支援,执行了文部科学省科研究室费新学术领域研究。

论文作家以及标题

Overcoming the species hybridization barrier by ploidy manipulation in the genus Oryza
Kaoru Tonosaki, Daisuke Sekine, Takayuki Ohnishi, Akemi Ono, Hiroyasu Furuumi, Nori Kurata and Tetsu Kinoshita
The Plant Journal, DOI: 10.1111/tpj.13803
(关于本资料的内容的咨询)
国际综合科学群研究生院生命纳米系统科学研究科生命环境系统科学专业
木原生物学研究所
教授木下哲
TEL:045-820-2429
E-mail:tkinoshi@yokohama-cu.ac.jp

(支持采访的窗口,资料要求)
研究计划、产学联合推进科长渡边诚实
TEL:045-787-2510
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