植物性染色体DNAにおける雌雄間差異の可視化

• 担当機関: （独）農業生物資源研究所
• 研究期間: 1997～2001
• 研究担当者: 生命科学研究科; 生研機構; 中山繁樹京都大学大学院
• 発行年度: 2001
• 要約: FISH法を用いて、DNA反復配列やこれらを含むゲノミック・クローンの染色体上における座位を決定した。植物の性染色体において実際に雌雄間でDNA配列の存在が異なることを可視化した。これらのDNA配列は雌雄に特徴的であった。
• キーワード: 性染色体、FISH法、反復配列
• 背景・ねらい: 性染色体は雌雄間で形態が変化し、性の発現制御に関する遺伝子群が集積した染色体であり、生殖に関わる重要な因子である。しかし、植物性染色体の構造解析や性決定に関わる遺伝子の解析は進んでおらず、植物の性決定に関するゲノムレベルでの研究はほとんどなされていない。今回、小型の性染色体を有するゼニゴケを材料にして、性染色体を構成するDNA配列の雌雄間での差異を蛍光in situハイブリッド（FISH）法を用いて可視化した。
• 成果の内容・特徴:
• 蘚苔類ゼニゴケ葉状体から染色体標本を作製する手法を確立し、これを用いて性染色体（♀：n=9=8+X、♂：n=9=8+Y）を確認した。;
• 性染色体間における45SリボソームRNA遺伝子（rDNA）の差異を可視化した。雌雄に共通する常染色体上の遺伝子座に加え、雌のX染色体にはrDNAが反復した遺伝子座が存在し、雄のY染色体にはこの遺伝子座が存在しなかった（図1）。X染色体上のrDNA反復には常染色体にはみられない特有の変異が含まれていた。;
• 雄特異的に存在するPACクローン（Okada S, et al.（2000））をゼニゴケ染色体に可視化したところ、このゲノミック・クローンに含まれるDNA配列はY染色体に反復しているが、常染色体、X染色体には存在しなかった。;
• これらのことから、ゼニゴケ性染色体においてはDNA配列が雌雄間で異なり、これらの配列が性染色体の形態形成に重要な役割を果たしていることが示唆された。;

成果の活用面・留意点

性染色体の解析は、植物の生殖様式の解明に重要である。本研究により、DNA配列の性染色体上における遺伝子座の決定と、これに基づく性染色体の構造解析が可能になった。さらに、FISH法は多くの種に適応が可能であり、ゲノム研究と組み合わせることにより、性染色体分化を始めとする染色体やゲノムの違いを解明する手法として有効である。