14 蛋白質 核酸 酵素 Vol 45No,10 2000 ル モ ンで あ るジベ レ リンの シグナル伝 達 系や合 成 系 の 遺 伝 子 で あ っ た こ とか ら ジ ベ レ リ ン は雄 ず い 原 基 の 分 化 抑 制 に 必 要 で あ る こ とが わ か っ た こ の よ う に キ ュ ウ リ と トウ モ ロ コ シ で は形 態 学 的 に も雄 花 雌 花 の 位 置 は上 下 逆 転 し て い る が 雌 雄 性 に 対 す る ジ ベ レ リ ン の 作 用 も反 対 方 向 に な っ て い る 分 化 開 始 当 初 の トウ モ ロ コ シ 花 芽 原 基 に は 雌 ず い 原 基 と雄 ず い 原 基 の 両 原 基 が 観 察 さ れ る 雄 花 の 分 化 が 進 行 す る と雌 ず い 原 基 の 表 皮 下 の 細 胞 群 の 細 胞 核 が 消 失 す る こ とか ら 雌 ず い原 基 特 異 的 な プ ロ グ ラ ム 細 胞 死 に よ り雌 ず い 分 化 が 抑 制 さ れ 雄 花 が 形 成 さ れ る こ とが わ か っ た19 トウモ ロ コ シ の花 の性 表 現 に 関 す る変 異 体 の うち 雄 穂 花 序 に雌 花 が 形 成 さ れ る 変 異 体 と し てtasselseed2が 知 られ て い る 原 因 遺 伝 子 のTs2遺 伝 子 は トラ ン ス ポ ゾ ン タ ギ ン グ に よ り単 離 さ れ 短 鎖 脱 水 素 還 元 酵 素 フ ァ ミ リー に 属 す る 蛋 白 質 を コー ド して い た20 in situハ イ ブ リダ イ ゼ ー シ ョン の解 析 に よ り 雄 花 形 成 過 程 で プ ロ グ ラ ム 細 胞 死 す る細 胞 群 に お い て 2転 写 産 物 の 蓄 積 が 見 い だ され た こ とか ら Ts2は Ts 性 特 異 的 プ ロ グ ラ ム 細 胞 死 を ひ き起 こ し雄 性 を決 定 す る遺 伝 子 と考 え られ て い る19 ヒロバ ノ マ ンテマ の雄性 生殖 器官 特 異的遺 伝子 群 の 図4 ヒ ロハ ノ マ ン テ マ の 性 決 定 と 性 分 化 花 芽 形 成 後 性 決 定 によ りwhorl4の 範 囲 が規 定 され る 花 芽 原 基 中 の オ レ ン ジ色 の 領 域 は ク ラスB遺 伝 子 の 発 現領 域 を示 す 両 側 の 黄 緑 色 の 領 域 は が く原 基 を示 す 雄 花 原 基 に形 成 され る雌 ず い 原 基 の サ イ ズ は雌 花 原 基 に 形 成 され る雌 ず い原 基 のサ イズ よ りも 小 さ くな る 性分 化 の 進 行 に と も な い雌 花 で は雌 ず いの 分 化 促 進 な か に もTs2と 高 い相 同 性 を もつ 遺 伝 子STA1が 見い だ さ れ た21 in situハ イ ブ リダ イ ゼ ー シ ョ ン解 析 の 結 果 STA1転 写 産 物 は 分 化 が 抑 制 さ れ る雌 ず い 原 基 中 に は検 出 され ず 雄 ず い の タペ ー タ ム 細 胞 で 特 異 的 に と雄 ず い の 分 化 抑 制 雄 花 で は 雄 ず いの 分 化 促 進 と雌 ず いの 分 化 検 出 さ れ た 同 様 に近 縁 の 雌 性 両 全 性 異 株 植 物 シ ラ タ 抑 制 が起 こ り単 性 花 が 形 成 され る 下 図 は雌 花 と雄 花 の断 面 写 真 マ ソ ウ Silene vulgaris に お い て も タペ ー タ ム 細 胞 で 雌 花 は5本 の 花 柱 と子 房 か らな る雌 ず い をも ち 雄 花 は10本 の 雄 ず い を もつ 発 現 が 見 られ た こ と か ら マ ン テ マ属 に お い てTs2相 同遺 伝 子 は タ ペ ー タ ム 細 胞 で 機 能 して い る と考 え ら れ る さ ら に シ ロ イ ヌナ ズナ のTs2相 同 遺 伝 子ATA1 雌 雄 異 花 同株 植 物 と し て キ ュ ウ リや トウ モ ロ コ シ な ど の転 写 産 物 も雄 ず い の タペ ー タ ム 細 胞 に 蓄 積 が 見 い だ が あ げ られ る キ ュ ウ リ は 下 位 の 節 に 雄 花 を つ け 上 さ れ た21 この こ とか ら Ts2は 位 の 節 に雌 花 を つ け る これ に 対 して トウ モ ロ コ シ 花 に お い て 雄 性 決 定 の 役 割 を担 っ て い た が 他 の種 の は 茎 頂 端 に 雄 穂 花 序 tassel を つ け 腋 芽 に雌 穂 花 序 ear を つ け る この2種 の 単 性 花 の 性 分 化 に は植 物 トウ モ ロ コ シ の 単 性 相 同 遺 伝 子 は単 性 花 の 雌 雄 分 化 に は 関 与 して い な Ts2 い と い う こ と が で き る タ ペ ー タ ム細 胞 は若 い 雄 ず い ホ ル モ ンが 重 要 な役 割 を 果 して い る18 散 布 処 理 や阻 害 の 綺 の 最 も内 側 に形 成 され 花 粉4分 剤 実 験 に よ り キ ュ ウ リ の 雌 花 形 成 は 植 物 ホ ル モ ン で 退 化 し消 失 す る タペ ー タ ム 細 胞 と トウ モ ロ コ シ の 雄 あ る エ チ レ ンや オ ー キ シ ン で 誘 導 さ れ 雄 花 形 成 は ジ 花 の 雌 ず い 原 基 の細 胞 群 は 退 化 す る こ とが 共 通 で あ る ベ レ リ ン で誘 導 され る こ とが わ か っ て い る トウ モ ロ こ と を 考 え る と トウ モ ロ コ シ の 雄 性 分 化 決 定 遺 伝 子 コ シ の 矯 性 変 異 体(dwarf,anther ear)は 雌穂 花序 に 両 性 花 を つ け る こ の 変 異 体 の 原 因 遺 伝 子 は 植 物 ホ 1708 2は 子 形成 時期 か ら プ ロ グ ラ ム 細 胞 死 に か か わ る遺 伝 子 群 か ら派 生 Ts した 遺 伝 子 と推 測 で き る
Ⅴ 15 高等植物の性決定機構 用 い て 単 離 され DOP-PCRに よ りY染 色 体DNAが 増 幅 され た25,28 ヒ ロバ ノマ ン テマ のY染 色 体DNAを プ ロ ー ブ にFISH解 生 物 の 歴 史 は 染 色 体 に 刻 まれ て い る と い う植 物 染 色 体研 究の大 家 木原 均 博 士 の言 葉 を借 りれ ば 性 色体 色 体 だ け をペ イ ン テ ィ ン グ す る こ と は で きず 全 染 色 体 に ハ イ ブ リダ イ ズ した26) また 雄 ゲ ノ の 歴 史 は性 染 色 体 に 刻 まれ て い る こ と に な る 性 の ム 全 体 を プ ロ ー ブ に 雌 ゲ ノ ム を サ プ レ ッサ ーDNAと 2型 性 成 立 は性 染 色 体 成 立 と連 動 して い るの で 雌 雄 異 てFISH解 体 動 物 や 雌 雄 異 株 植 物 の 性 染 色 体 構 造 は 古 くか ら解 析 シ ョ ン解 析 も行 な わ れ た が Y染 さ れ て きた 最 も解 析 の 進 ん で い る 哺 乳 類 のY染 す る こ とはで きな か った2η こ の こ とか ら ヒ ロハ ノ マ ン 色体 析 を行 な うゲ ノムin situハ の 多 くは サ イ ズ の 小 さ い染 色 体 グ ル ー プ に 属 す る と テ マ のY染 くに ヒ トのY染 特 異 的DNAを 色 体 は第21 22番 い サ イ ズで あ る このY染 染 色 体 の 次 に小 さ 色 体長腕 の 大部 分 はキナ ク リン マ ス ター ドで 強 く染 色 され るヘ テ ロ ク ロ マ チ ン 領 DNAはY染 析 を 行 な っ た と こ ろ Y染 域 で 中 間 期 の 細 胞 核 に お い て も凝 縮 したY して 観 察 され る X染 bodyと 遺 伝 子 数 が 見 込 ま れ て い る が Y染 色 体 の大 部 分 は 蛋 イ ブ リダ イ ゼー 色 体 を特 異 的 に検 出 色 体 は細 胞 学 的 に検 出 で き る ほ どY染 蓄 積 して お ら ず X染 色体 色体 や常 染色 体 と相 同 的 なDNAを 多 く含 ん で い る とい え る これ に対 して ス イ バ のY染 色 体DNAを はY染 色 体 上 には3 000個 4 000個 の し 用 い たFISH解 析で 色 体 をペ イ ンテ ィ ング す る こ とが 可 能 で あった28) さ ら に Y染 色 体DNAラ イ ブ ラ リー よ りY染 異 的DNA断 片RAYSIが 単 離 され FISH解 色体特 析 により 白 質 を コ ー ド し な い く り返 し配 列 で あ り連 鎖 す る 遺 伝 子 数 も数 十 個 と見 積 も られ て い る22 こ れ に対 して 多 くの 雌 雄 異 株 植 物 のY染 色体 はゲ ノム のな かで サ イズ の大 きい染色 体 グルー プ に属 す る ヒ ロバ ノ マ ン テ マ の 染 色 体 は 半 数 体 あ た り11本 常 染 色 体 と1本 の の 性 染 色 体 か ら な り 最 大 の 染 色 体 で あ る 中 部 動 原 体 型 のY染 色 体 は雄 ゲ ノム 中9 大 きい 次 中部 動 原 体 型 のX染 色 体 は7 次に のDNAを 占 め る23 Y染 色体 は片腕 の先端 部 に ある偽常 染 色体 領 域 で の みX染 色 体 と対 合 す る ホ ウ レ ン ソ ウ の 性 染 色 体 は大 き さや 形 態 で はXとYの 染 色 体 で あ る が 最 大 の 第1染 区 別 が で きな い 同 型 性 色体 が性 染色 体 で あ る こ とが わ か っ て い る この ほか ア サ のY染 色 体 も雄 ゲ ノ ム 中 最 大 の 染 色 体 で あ る24 ま た ス イ バ のY 染 色 体 はY1とY2の2本 あ るが この2本 のY染 色体 の ゲ ノ ム を 合 計 す る と雄 ゲ ノ ム 中 最 大 に な る 哺 乳 類 の性 染 色 体 は フ ロ ー ソ ー テ ィ ン グや マ イ ク ロ ダ イ セ ク シ ョ ン に よ り単 離 す る こ と が で き 増 幅 さ れ た 性 染 色 体DNAは DNAマ 体DNAを 性 染 色 体 連 鎖遺 伝 子 や 性 特 異 的 ー カ ー の 単 離 に 活 用 され て い る また 性 染 色 プ ロ ー ブ に 用 い てFISH fluorescence in hybridization 解 析 を行 situ な う と 性 染 色 体 だ け を 図5 雄 の ヒ ロハ ノ マ ン テ マ の 染 色 体 に 対 す るRMYIとrRNA 遺 伝 子 の マ ル チ カ ラ ーFISH像26 染 色 す る染 色 体 ペ イ ン テ ィ ン グ が可 能 で 性 別 判 定 や A DAPi染 色 した体 細 胞 分 裂 中 期 染 色 体 青 色 上 に RMY1の 性 染 色 体 の 転 座 解 析 に 用 い る こ とが で き る 雌 雄 異 株 局在 を水 色 FITC で rrna遺 で 示 した B)FISH像 植 物 の 性 染 色 体DNAを テ マ と ス イバ のY染 解 析 す るた め に ヒ ロバ ノ マ ン 色体 が マ イ クロダイ セクシ ョンを ル はX染 伝 子の局在 を赤色 Fast Red を カ リオ タ イ ピ ング した RMY1の 色 体 の 両 腕 に観 察 さ れ た が Y染 シグ ナ 色 体 に おい て は 片腕 に の み 観 察 され た 1709