異形花型自家不和合性アマ科植物ベニバナアマ(<i>Linum grandiflorum</i> Desf.)における花器官形態と花弁色の遺伝的制御 Genetic Control of Floral Morph and Petal Pigmentation in <i>Linum grandiflorum</i> Desf., a Heterostylous Flax

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Abstract

異形花型自家不和合性植物では thrum と pin と呼ばれる 2 つの形の花が存在する.thrum と pin はそれぞれ短い花柱と長い花柱からなり,受精は異なる形の花の間でしか成立しない.アマ属の異形花型自家不和合性はダーウィンの時代から研究されてきている.自然集団での,花器官の形態,自家不和合性やその他関連の形質について解析は行われているが,分離集団を利用した遺伝解析の報告は無く,その遺伝様式は解明されていない.我々はベニバナアマの分離集団を作成し,分離個体の花柱と雄ずいの長さを調査した.花柱と雄ずいの長さの比を元に分類すると,分離個体を明確に thrum と pin に分類可能であり,その分離比は 1 対 1 であった.pin の花柱は thrum の約 1.6 倍の長さであった.pin の花柱が長い要因を調べるために花柱細胞の長さを測定したところ,pin の花柱細胞は thrum より長くその比は花柱長の比と同程度であった.これらの結果から,異形花型自家不和合性を示すベニバナアマ属の花形態は他の典型的な異形花型自家不和合性種と同様に単一の遺伝子座に座乗する 2 つの対立遺伝子によって制御されており,花形の差は細胞伸長の違いによるものであると考えられた.この分離集団を利用して,<i>S</i> 候補遺伝子である <i>TSS1</i> の遺伝子型の解析を行ったところ,thrum 表現型と共分離しており,<i>TSS1</i> が <i>S</i> 遺伝子座に連鎖していることが明らかとなった.また,この分離集団では 3 つの花弁色(赤,桃,白)の個体が存在していたが,白花弁の thrum と赤花弁の pin は存在していなかった.このことは,花弁色は不完全優性の関係にある 2 つの対立遺伝子からなる単一の遺伝子座によって支配されており,その遺伝子座は <i>S</i> 遺伝子座と連鎖している可能性を示すものである.

Two types of floral morph, called thrum and pin, occur in heterostylous species. The thrum and pin flowers have shorter and longer styles, respectively. Heterostyly in <i>Linum</i> has been studied since Darwin's era. The floral morph, self-incompatibility, and related phenotypes have been well characterized using a natural population, but genetic analysis using a segregated population has not been reported, and the mode of inheritance of heterostyly in <i>Linum</i> remains to be investigated. We prepared a segregated population by crossing thrum and pin flowers of <i>Linum grandiflorum</i> Desf. and investigated style and stamen lengths. On the basis of the style to stamen length ratio, the population could be divided into thrum and pin clearly at a ratio of 1:1. Style length of pins was 1.6 times longer than that of thrums. To investigate the factor regulating the difference in style length, we further measured the style cell length of thrums and pins. The style cell length of pins was longer than that of thrums, whose rate was comparable to the rate of the style length ratio between thrum and pin flowers. These findings indicate that the floral morph of heterostyly in <i>Linum</i> is controlled by a single diallelic locus, and that a difference in the cell expansion rate caused thrum and pin morphs in the style, such as in a typical heterostylous species. PCR genotyping showed that <i>TSS1</i>, an <i>S</i> candidate gene reported previously, cosegregated completely with the thrum phenotype, indicating strong linkage between the <i>S</i> locus and <i>TSS1</i>. Furthermore, three flower colors (red, pink, and white) were observed at a 1:2:1 ratio, and no white thrum flowers or red pin flowers were found in this population. These flower color phenotypes could also be controlled by a diallelic locus, whose two alleles (<i>R</i> and <i>r</i>) would be incompletely dominant, and therefore, may be linked to the <i>S</i> locus.

Journal

  • The Horticulture Journal

    The Horticulture Journal 84(3), 261-268, 2015

    The Japanese Society for Horticultural Science

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130005088754
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AA12708073
  • Text Lang
    ENG
  • ISSN
    2189-0102
  • NDL Article ID
    026588155
  • NDL Call No.
    Z78-A456
  • Data Source
    NDL  J-STAGE 
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