種子改良に有望な遺伝子群を古代植物から発見(Researchers Use Living Fossils to Uncover a Wealth of Genes for Seed Improvement)

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2025-11-13 ニューヨーク大学(NYU)

ニューヨーク大学らの研究チームは、被子植物に先行して進化した「裸子植物(砂礫植物群・針葉樹やイチョウなど)」を対象に、種子発生に関わる遺伝子群を大規模に解明した。裸子植物は「生きた化石」とも呼ばれ、種子を獲得した初期の陸上植物群である。研究では14種の裸子植物および4種の被子植物・2種のシダ植物を用い、発生中の胚珠・葉・胞子を取得しトランスクリプトーム(RNA)を解析。総計で58.6万を超える遺伝子をアセンブルし、4,076個の種子進化に関与する候補遺伝子を同定した。さらに、これらの遺伝子の進化系統、発現パターン、オルソログ同定を統合解析し、葉と胚珠の発生時遺伝子発現制御の変化が種子植物の系統分岐に大きく寄与することを明らかにした。これらの知見は、農作物の種子特性改良や絶滅危惧裸子植物の保全に応用可能である。

種子改良に有望な遺伝子群を古代植物から発見(Researchers Use Living Fossils to Uncover a Wealth of Genes for Seed Improvement)
Researchers collected ovules and conducted genetic analyses for 20 plant species, including 14 gymnosperms, four flowering plants, and two ferns. Photos courtesy of Veronica Sondervan of NYU/NYBG and Dennis Stevenson, Barbara Ambrose, and Cecilia Zumajo-Cardona of NYBG

<関連情報>

発生的に制御される遺伝子が胚珠の進化における系統ゲノム分岐を引き起こす Developmentally regulated genes drive phylogenomic splits in ovule evolution

Veronica M. Sondervan,Gil Eshel,Kranthi Varala,Samantha Frangos,Manpreet S. Katari,Tim L. Jeffers,Cecilia Zumajo-Cardona,Sebastiano Nigris,Lisa DeGironimo,Tynisha Smalls,W. Richard McCombie,Damon P. Little,Barbara Ambrose,Dennis Wm. Stevenson & Gloria M. Coruzzi
Nature Communications

Abstract

The evolution of seeds transformed life on earth and is responsible for our most important food crops. Gymnosperms, the oldest living seed plants, are an untapped genomic reservoir for genes involved in seed evolution. To tap this resource, we assemble deep transcriptomes of 14 gymnosperms, four angiosperms, and two ferns and identified 22,429 phylogenetically informative ortholog groups. We observe that genes differentially expressed in ovules or leaves provide the majority of phylogenomic support for the evolutionary splits between 1) seed and non-seed plants; 2) gymnosperms and angiosperms; and/or 3) within gymnosperms (conifers vs. “ancient” gymnosperms). Our gymnosperm data identifies unreported candidate ovule regulated genes in Arabidopsis. Moreover, prior knowledge from Arabidopsis helps uncover 4,076 candidate ovule genes that influence these evolutionary splits. We validate the expression of candidate ovule genes in gymnosperm-specific ovule structures. Our work provides a resource for seed gene discovery, conservation, and crop improvement.

細胞遺伝子工学
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