モモ(Prunus persica)における 2種の新規自家和合性ハプロタイプ

Peach (Prunus persica) as a species is self-compatible (SC), although most other Prunus fruit tree species are partially or fully self-incompatible. We previously identified 3 mutated Shaplotypes, S[1], S[2], and S[2m], that confer self-compatibility on commercial peach cultivars for fruit production. In this report, we identified 2 novel SC S haplotypes, S[3] and S[4], among 130 peach cultivars and strains consisting mainly of ornamental cultivars and wild strains. The S[3]haplotype was found only in ornamental cultivars, while the S[4] haplotype was found mainly in wild strains. S-RNases in the S[3] and S[4] haplotypes appeared to have no defects in their primary structures. S haplotype-specific F-box (SFB) sequences were also present in the Slocus downstream of the S[3]- and S[4]-RNases. These SFB sequences were in a reverse transcriptional orientation as has been reported in most other functional Prunus S haplotypes; however, both SFB[3] and SFB[4] appeared to be mutated. DNA sequencing of the entire downstream region of SFB[3], extending about 12 kbp to the stop codon of S-RNase, revealed the presence of a premature stop codon 975 bp downstream from the SFB[3] start codon. No sequence homologous to SFB downstream of the stop codon was found. There was a 4946 bp insertion in the middle of SFB[4]. The original SFB[4] sequence, obtained by removing the inserted sequence, encodes a typical SFB. Based on the 3 previously identified peach Shaplotypes, we supposed that the S[3] and S[4] haplotypes were also SC pollen part mutant (PPM) S haplotypes. Here, we also discuss possible reasons for all peach S haplotypes identified so far having the PPM SC S haplotype.サクラ属果樹の多くが自家不和合性を示すが, モモは特異的に種全体が自家和合性を示す. 我々はこれまでの研究で, 果実生産用モモの主要栽培品種から 3 種の変異型自家和合性 S ハプロタイプを同定した. 本研究では野生種および観賞用品種を中心に 130 品種・系統を調査し, 新たに 2 つの S ハプロタイプを発見し, S3 および S4 ハプロタイプと命名した. S3 ハプロタイプは観賞用品種にのみ分布し, S4 ハプロタイプは主に野生種を中心に分布することが明らかとなった. これらの S ハプロタイプはいずれも雌ずい S 遺伝子である S-RNase の塩基配列に欠失や挿入は確認できず, 雌ずい側の機能は正常であると推察された. 一方, 花粉 S 遺伝子である SFB にはいずれも変異が存在し, 不完全な SFB がコードされていた. SFB3 はスタートコドンから 975 bp 下流にストップコドンが存在していた. SFB4 は 4946 bp の挿入配列が見いだされ, 挿入配列の内部にストップコドンが存在した. 従って新規に同定された 2 種類の S ハプロタイプは, これまで報告したモモの 3 種類の S ハプロタイプと同様に花粉側の機能を失った自家和合性 S ハプロタイプであると推察された. モモで同定された全ての S ハプロタイプが, 花粉 S 遺伝子に変異の生じた自家和合性 S ハプロタイプであることの理由を考察した

マメガキ(Diospyros lotus L.)における雌雄性判別分子マーカーの開発とカキ(D. kaki Thunb.)への適用

植物で初、雌雄異株性の性決定因子を柿において発見. 京都大学プレスリリース. 2014-10-31.Sexuality of crops affects both cultivation and breeding systems. Cultivated persimmon (Diospyros kaki Thunb) has a morphologically well-characterized polygamous or gyonodioecious sexual system. However, the genetic basis of sexuality in D. kaki has yet to be characterized. Here, we used dioecious D. lotus L., a diploid wild relative species to hexaploid or nonaploid D. kaki, as a model to clarify the genetic basis of sexuality in Diospyros and to develop molecular markers associated with the sexuality of individuals. Using 62 F1 offspring segregated into distinct male/female phenotypes, we found two amplified fragment-length polymorphism markers, DlSx-AF4 and DlSx-AF7, which cosegregated with maleness. This could suggest that the sexuality of D. lotus is controlled by a single gene/haploblock, and the male is dominant over the female. Thus, D. lotus’s sexuality can be described as the heterogametic male type, the XY-type, as reported for most other dioecious plant species. For unknown reasons, segregation of the phenotype of a sequence-characterized amplified region marker developed from DlSx-AF4 (DlSx-AF4S) and/or the male/female phenotype in two different crosses in D. lotus showed an apparent bias towards femaleness and better fitted 1:2 than 1:1, which is the theoretical segregation for a single genetic locus or haploblock in diploid D. lotus. DlSx-AF4S could distinguish D. kaki cultivars with female and male flowers from cultivars with only female flowers, strongly indicating that the same genetic system controls D. kaki’s sexuality and that DlSx-AF4S could be used as a genetic marker for sexuality in D. kaki breeding programs.雌雄性は作物の栽培そして育種の大きな制限要因となる．カキ（Diospyros kaki Thunb.）の雌雄性に関してこれまでに多くの形態学的な観察が行われ，カキは雌雄混株あるいは雌性両性異株とされている．しかしながら，カキにおける雌雄性の遺伝制御機構は明らかにされていない．本研究では，カキ（六倍体あるいは九倍体）の近縁野生種であり，雌雄異株であるマメガキ（D. lotus L.）（二倍体）を用い，交雑分離集団を作出し，雌雄分離の調査を行った．また同じ集団を用いて AFLP 解析によって雌雄性判別のための分子マーカーの開発を試みたところ，雄性と共分離を示す 2 種類の AFLP バンド（DlSx-AF4 および DlSx-AF7）が同定された．このため，マメガキの雌雄性は，他の多くの雌雄異株の植物種と同じく，単一の遺伝子座（ハプロブロック）によって支配される雄性異型接合型（XY 型）であることが明らかになった．しかし，DlSx-AF4 から作製した SCAR マーカー DlSx-AF4S および雌雄性形質の分離は，一遺伝子座支配における理論値である 1:1 から有意に雌性側に偏り，1:2 に近い分離を示した．DlSx-AF4S はカキにおいても雄花の着花性と相関を示し，カキの雌雄性もマメガキと同様の遺伝制御を受けていること，ならびにカキの育種における DlSx-AF4S を用いたマーカー選抜の可能性が示された