植物染色体の未知領域を解明(Unlocking hidden regions of plant chromosomes)

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2026-07-30 マックス・プランク研究所

ドイツ・マックス・プランク植物育種研究所の研究チームは、これまで解析が困難だった植物染色体の「隠れた領域」であるセントロメア周辺のヘテロクロマチンにおいて、遺伝情報の組換え(相同組換え)が起こる仕組みを明らかにした。一般に、この領域では組換えが強く抑制されるため、育種に有用な遺伝子を導入しにくいという課題があった。研究では、組換えを抑制する分子機構を解析し、その制御因子を操作することで、従来はほとんど起こらなかった組換えをヘテロクロマチン領域で誘導できることを示した。これにより、これまで利用が難しかった染色体領域に存在する有用遺伝子や病害抵抗性遺伝子を育種に活用できる可能性が広がる。今回の成果は、植物ゲノムの未開拓領域を育種資源として利用する道を開くものであり、気候変動への適応や収量向上、病害抵抗性の強化など、次世代作物の開発を加速する基盤技術として期待される。

植物染色体の未知領域を解明(Unlocking hidden regions of plant chromosomes)
Seeds of Arabidopsis thaliana expressing fluorescent proteins were used to score recombination in proximity to a centromere. Red or green only seeds reveal a recombination event. © Joiselle Fernandes

<関連情報>

脱SUMO化酵素SPF2とコヒーシン調節因子SGO2およびCTF18は、セントロメア付近のクロスオーバーを抑制する The deSUMOylase SPF2 and the cohesin regulators SGO2 and CTF18 suppress crossovers near centromeres

Rigel Salinas Gamboa,Joiselle Blanche Fernandes,Qichao Lian,Dipesh Kumar Singh,Stephanie Durand,Divyanshu Sahu,Laia Capilla-Perez,Hernan Lopez,Alexandra Kalde & Raphael Mercier
Nature Plants  Published:24 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41477-026-02329-1

Abstract

Crossovers (COs) ensure proper chromosome segregation during meiosis and generate genetic diversity. COs are non-uniformly distributed along chromosomes and almost universally suppressed in centromere-proximal regions, notably creating an important bottleneck for plant breeding. The mechanism of this CO suppression is still not fully understood, but the chromatin state is a contributing factor. Here we identify three factors that actively limit proximal CO in Arabidopsis thaliana: the cohesion establishment factor CTF18, the centromeric cohesin protector SGO2 and the deSUMOylase SPF2. The mutation of these factors allows both the formation of COs in the centromere-proximal region where they were completely absent in the wild type and the enhancement of their frequency where they were rare. COs can be further increased by combining these mutations together or with mutation in the DNA methylase CMT3, suggesting that multiple mechanisms prevent proximal COs in parallel. The identification of the very conserved CTF18, SGO2 and SPF2 as suppressors of centromere-proximal COs highlights the importance of cohesin turnover in this process and opens up new possibilities for plant breeding.

細胞遺伝子工学
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