【発表のポイント】

• 遺伝的多様性を維持する仕組みとして、植物は他殖性を発展させてきた。
• シロイヌナズナの他殖性から自殖性への進化は、自家不和合性を制御する花粉遺伝子SCRに生じた逆位と転写量低下を引き起こす変異の両方が原因。
• 高等植物の自殖と他殖を自由に制御できる可能性を開いた。
• アブラナ科野菜の効率的な品種改良への応用が期待される。

【概要】

植物の生殖過程には自己・非自己の花粉を認識することで子孫を残すべき花粉を選別する「自家不和合性^*1」という仕組みがあります。シロイヌナズナは進化の過程でこの自家不和合性を失い、自身の花粉で子孫を残す「自家和合性」の種（しゅ）へと変化してきましたが、その詳細な進化の道筋は不明でした。

東北大学大学院生命科学研究科の渡辺正夫教授らの研究グループは、三重大学、テキサス工科大学、明治大学、東京大学、チューリッヒ大学、横浜市立大学、大阪教育大学との共同研究により、植物研究のモデル生物であるシロイヌナズナが自身の花粉で子孫（種子）を残す「自殖」へと進化した原因が花粉で機能するたった1個のSCR^*2遺伝子の2種類の変異にあり、ゲノム情報と転写の二段階による変異のシナジー効果^*3で制御されていることを明らかにしました。

本成果は、2020年9月11日、スイス科学誌「Frontiers in Plant Science」（電子版）に掲載されました。本研究は文部科学省科学研究費補助金、日本学術振興会科学研究費、スイス科学基金の支援を受けて行われました。

【用語解説】

^*1 自家不和合性：近親の交雑を続けることによる個体の弱体化を防ぎ、集団の均一化を避けるための機構。雌雄が正常であるにもかかわらず、自己の花粉を認識・拒絶することで、受精には至らない現象。アブラナ科植物では、自己認識を司る因子が♀側・♂側ともに明らかになっており、それぞれ、受容体型キナーゼ・リガンドタンパク質からなる。これらは、個体ごとに構造の異なる多型性を有しており、♀側因子（受容体型キナーゼ）と♂側因子（リガンドタンパク質）が同一個体由来であった場合には、互いに結合することで、めしべ細胞内に自己花粉拒絶のシグナルを伝えることができる。逆に♀側因子と♂側因子が異なる場合には、これらが結合できないために、受粉・受精が正常に行われ、種子を作ることができる。

^*2 SCR：アブラナ科自家不和合性の♂側原因タンパク質。花粉表面に付着した小型のタンパク質で、受容体である♀側原因タンパク質SRKと結合する。SP11とも呼ばれる。

^*3 シナジー効果：自家和合性に変異する過程において、SCR遺伝子の「エキソン2領域の逆位」と「転写を司る制御領域」が、相乗的に機能することで、自家和合性形質を安定させている。このSCR遺伝子で起きた2つの変異で生じる効果をシナジー効果と呼んでいる。

詳細（プレスリリース本文）

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Eメール： nabe*ige.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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