植物の雌雄の研究 ~ホウレンソウの場合~

2017/06/11

今日の主役、ホウレンソウ

世界中で育てられているヒユ目アカザ亜科ホウレンソウ属のとっても栄養価の高い植物。ポ○イの大好物。おひたしにすると美味しい。見た目はただの葉っぱ。しかし、植物の中でも珍しいことに性別があるという。お仲間はアカザやサトウダイコンなのだけれども、こいつらはホウレンソウのように性別があるわけでもないらしい。んじゃあ、ホウレンソウっていつの間に性別できたの・・・?

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こんにちはHossyです。この一週間は英語の論文を読むのにふけっておりました。北海道大学の日本人の先生が書いたものです。

そりゃ、できれば日本語で論文が読めたらラクなんですけど、自分もいつか英語で論文書けるのを目標に特訓ですね・・・。

さてさて、今回はこの1週間の成果をテレビで聞いたレベルの知識でも大丈夫なように書いていけたらと思います。言葉使いも適当なのでご了承ください。

植物の雌雄

大抵の被子植物は一つの個体にオスの役割もメスの役割もある(雌雄同株)が、その一方で雌雄の、つまり性別の区別のある植物種(雌雄異株)も少ないもののある程度存在する。しかもそれは、太古の昔、たった1つの雌雄を持った植物種から繁栄して増えたものではなく、様々な植物がそれぞれ独自に進化し、性別という形質を手に入れたことが系統樹と照らし合わせて見て取れる。下図参照(大学生の時に適当に作った奴です無断転載とかしないでね)

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図ー1植物の系統樹(矢印内は雌雄異株植物)

 

また、この形質は遺伝するため、ある時、性別のある植物が生まれて、生き残ることができれば同じ性別という形質を持った子孫が増えることになる。(それが新しい一つの種を作りあげているのかもしれないね。)

雌雄異株植物の性染色体

また、遺伝を司る物質DNAは長い鎖になって染色体という形に畳まれているが、染色体には色々な形がある。中でも人間の性別を司る性染色体は大きなX染色体と小さなY染色体がペアになっている(図-2)。しかし、植物では必ずしもそうとは限らない。性染色体の形が異なるものは、ヒロハノマンテマ、スイバ類、麻など、形の変わらないものはホウレンソウ、アスパラガス、パパイヤで見つかっている。

ところが時代を経て性染色体の大きさは変わっていく方に進化しているようで、性染色体の大きさを追っていけば初期の性染色体進化を観察できるかもしれないと研究者は考えているようだ。(Ming et al. 2011; Charlesworth 2013)

さて、性染色体対の大きさが変わらないホウレンソウではどうかというと、どうやら補体(多分免疫の)と一緒に最も大きな染色体にあるようだ。性染色体を幅広い系統のホウレンソウを使って観察した結果、ほとんど染色体の大きさは同じだったが、ほんの一部地域だけ性染色体対の大きさがことなるものがトルコやアルメニアで見つかった。(トルコの研究 Iizuka and Janick 1962)(アルメニアの研究 Araratjan 1939)ちなみに、アルメニアで見つかった性染色体はY染色体の方が1.75倍ほど大きかったようだ。ただ、この大きさの変化は性の決定に関することなのかはわかっていない

そこで、今回の論文の著者はホウレンソウの性染色体進化の基礎研究を確立するため、まだ分析されなかった系統のホウレンソウを含め分子統計学的な分析を行った。

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図ー2 ヒトの染色体

ちょっとした感想と参考文献

ふう、まだイントロですが結構長くなりました。これ以降は専門的な機材がいっぱい出てくるので、ブログに書くのはここまでにしたいと思います。最後に、ヒロハノマンテマや上にもあった一部のホウレンソウはY染色体の方が大きいのですが、ヒトはY染色体の方が極端に小さいですね(下図)。植物と人間では性染色体のメカニズムにどんな違いがあるのでしょうね。「性別なんかなきゃいいのに!」って思っているヒトがいる中で、「性別あった方がベンリだわ~」と中性を捨てていくホウレンソウ。それぞれどんな進化を歩んでいくのでしょうね。

今回、下記の論文を参考にさせていただきました。

今回の参考論文

G3 (Bethesda). 2015 Aug; 5(8): 1663–1673.

Evidence for a Common Origin of Homomorphic and Heteromorphic Sex Chromosomes in Distinct Spinacia Species

Satoshi Fujito, Satoshi Takahata, Reimi Suzuki, Yoichiro Hoshino, Nobuko Ohmido, and Yasuyuki Onodera

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