研究者情報

マスター

アカウント（マスター）

• 氏名

  貴島　祐治(キシマ　ユウジ), キシマ　ユウジ

所属（マスター）

• 農学研究院　基盤研究部門　応用生命科学分野

所属（マスター）

• 農学研究院　基盤研究部門　応用生命科学分野

独自項目

syllabus

• 2021, 植物育種科学特論, Advanced General Plant Breeding, 修士課程, 農学院, Molecular basis of plant breeding, biotic and abiotic stress, management of GM plants, writing articles in English
• 2021, 植物育種科学特論演習, Advanced Seminar on Plant Breeding, 修士課程, 農学院, Molecular bases of crop traits for breeding, biotic and abiotic stress tolerance of plants, assessment of GM crops, scientific writing for non-native English speakers
• 2021, 基礎遺伝学, General Genetics, 学士課程, 農学部, 遺伝、生命現象、メンデル、ダーウィン、変異、進化、保全
• 2021, 植物育種学Ⅰ, Plant Breeding I, 学士課程, 農学部, 植物，育種，遺伝，変異，ゲノム，形質，自殖性，他殖性
• 2021, 応用生命科学概論, Introduction to Applied Biosciences, 学士課程, 農学部, 応用生命科学，植物育種学，遺伝子制御学，応用分子昆虫学，分子生物学，分子酵素学，生態化学生物学，分子環境生物学，生物情報分子解析学，ゲノム生化学

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プロフィール情報

学位

• 農学博士（北海道大学）

プロフィール情報

• 姓

  貴島, キシマ

• 名

  祐治, ユウジ

• ID各種

  200901055937787372

業績リスト

研究キーワード

• 植物育種学、遺伝学、分子遺伝学   Plant Genetics   Plant Breeding   

研究分野

• 環境・農学 / 遺伝育種科学

受賞

• 2022年03月 日本育種学会 日本育種学会論文賞
   Seed management using NGS technology to rapidly eliminate a deleterious allele from rice 

  受賞者: Elias G. Balimponya;Maria S. Dwiyanti;伊藤利章;坂口俊太郎;山森晃一;金岡義高;小出陽平;永吉嘉文;貴島祐治
• 2002年 第１回日本遺伝学会ベストペーパー賞
  
• 2001年 平成１２年度日本育種学会奨励賞
  

論文

• Cryptic cytoplasmic male sterility-causing gene in the mitochondrial genome of common japonica rice.

  Kinya Toriyama, Yuko Iwai, Shinya Takeda, Ayumu Takatsuka, Keisuke Igarashi, Tomoyuki Furuta, Sunlu Chen, Yoshitaka Kanaoka, Yuji Kishima, Shin-Ichi Arimura, Tomohiko Kazama

  The Plant journal : for cell and molecular biology 2024年09月09日 [査読有り]
   

  Cytoplasmic male sterility (CMS) is an agronomically significant trait that causes dysfunction in pollen and anther development. It is often observed during successive backcrossing between distantly related species. Here, we show that Asian japonica cultivars (Oryza sativa) exhibit CMS when the nucleus is replaced with that of the African rice Oryza glaberrima. The CMS line produced stunted anthers and did not set any seeds. Mitochondrial orf288 RNA was detected in the anthers of CMS lines but not in fertility restorer lines. The mitochondrial genome-edited japonica rice that was depleted of orf288 did not exhibit male sterility when backcrossed with O. glaberrima. These results demonstrate that orf288 is a CMS-causing gene. As orf288 commonly occurs in the mitochondrial genomes of japonica rice, these results indicate that common japonica rice cultivars possess a cryptic CMS-causing gene hidden in their mitochondrial genomes.
• Stable early heading in photoperiod-insensitive rice varieties results from an extremely short photoperiod-sensitive phase and weak temperature sensitivity

  Shuntaro Sakaguchi, Md. Imdadul Hoque, Yuji Kishima

  Plant Stress 2024年09月 [査読有り]
  
• TwoStabiliserloci inAntirrhinumsuppress the transposition of Tam3 without compromising transposase production

  Shasha Wang, Takako Uchiyama, Hiroyuki Kuwabara, Megumi Hirata, Ikumi Yuasa, Kenji Nakahara, Cathie Martin, Yuji Kishima

  2024年06月28日
• Tetraploid interspecific hybrids between Asian and African rice species restore fertility depending on killer-protector loci for hybrid sterility.

  Daichi Kuniyoshi, Megumi Ishihara, Koichi Yamamori, Yohei Koide, Yuji Kishima

  Genetics 228 1 iyae104  2024年06月28日 [査読有り]
   

  Interspecific F1 hybrids between Asian (Oryza sativa) and African rice (Oryza glaberrima) exhibit severe sterility caused by the accumulation of hybrid sterility genes/loci at 15 or more loci. The mechanisms underlying the hybrid sterility genes are largely unknown; however, a few genes associated with the killer-protector system, which is the system most frequently associated with hybrid sterility genes, have been identified. We previously produced fertile plants as tetraploids derived from diploid interspecific F1 hybrids through anther culture; therefore, it was suggested that hybrid sterility could be overcome following tetraploidization. We investigated whether tetraploid interspecific plants produced by crossing are fertile and tested the involvement of hybrid sterility genes in the process. Fertile tetraploid interspecific F1 hybrid plants were obtained by crossing two tetraploids of Oryza sativa and Oryza glaberrima. To elucidate the relationships between pollen fertility and the hybrid sterility loci in the tetraploid F1 microspores, we performed genetic analyses of the tetraploid F2 hybrids and diploid plants obtained from the microspores of tetraploid interspecific hybrids by anther culture. The result suggested that the tetraploid interspecific hybrids overcame pollen and seed infertility based on the proportion of loci with the killer-protector system present in the tetraploids. The heterozygous hybrid sterility loci with the killer-protector system in the tetraploid segregate the homozygous killed allele (16.7-21.4%), with more than three-quarters of the gametes surviving. We theoretically and experimentally demonstrated that fertile rice progenies can be grown from tetraploid interspecific hybrids.
• The anther transcriptome of cold-tolerant rice cultivars is largely insensitive to temperature changes

  Koichi Yamamori, Seiya Ishiguro, Kei Ogasawara, Kayyis Lubba, Kaien Fujino, Kazumitsu Onishi, Yutaka Sato, Yuji Kishima

  2024年05月22日 

  Abstract

  Many studies of stress tolerance in plants have characterized genes that show differences among a small number of lines with clearly distinct tolerance or sensitivity to the given stress. From the few cloned genes, it is difficult to genetically interpret intermediate tolerance or susceptibility levels and explain the complexity of stress responses and tolerance. In this study, we explored the changes in the transcriptome of anthers from 13 rice lines with different cold tolerance grown under control conditions or exposed to 4 days of cold stress to look for correlations between cold tolerance at the booting stage and expression levels. When examining the overall expression patterns in anthers at low temperature, the cold-tolerant lines tended to have relatively few highly expressed genes, and the expression levels of ribosome-related genes tended to be lower in cold-tolerant lines than in cold-sensitive lines. Importantly, we observed these different expression patterns between the cold-tolerant and -sensitive lines regardless of whether cold stress had been applied. Minimal expression changes under cold stress tended to be characteristic of the cold-tolerant lines, especially in repetitive sequences. We also identified unknown genes whose expression was cold responsive and common to all the lines studied. We conclude that rice lines whose transcriptome remains constant or insensitive in response to cold stress are more tolerant to low-temperature exposure during the booting stage than rice lines with more widespread expression changes.

• OlCHR, encoding a chromatin remodeling factor, is a killer causing hybrid sterility between rice species Oryza sativa and O. longistaminata.

  Zin Mar Myint, Yohei Koide, Wakana Takanishi, Tomohito Ikegaya, Choi Kwan, Kiwamu Hikichi, Yoshiki Tokuyama, Shuhei Okada, Kazumitsu Onishi, Ryo Ishikawa, Daisuke Fujita, Yoshiyuki Yamagata, Hideo Matsumura, Yuji Kishima, Akira Kanazawa

  iScience 27 5 109761 - 109761 2024年05月17日 [査読有り]
   

  The genetic mechanisms of reproductive isolation have been widely investigated within Asian cultivated rice (Oryza sativa); however, relevant genes between diverged species have been in sighted rather less. Herein, a gene showing selfish behavior was discovered in hybrids between the distantly related rice species Oryza longistaminata and O. sativa. The selfish allele S13l in the S13 locus impaired male fertility, discriminately eliminating pollens containing the allele S13s from O. sativa in heterozygotes (S13s/S13l). Genetic analysis revealed that a gene encoding a chromatin-remodeling factor (CHR) is involved in this phenomenon and a variety of O. sativa owns the truncated gene OsCHR745, whereas its homologue OlCHR has a complete structure in O. longistaminata. CRISPR-Cas9-mediated loss of function mutants restored fertility in hybrids. African cultivated rice, which naturally lacks the OlCHR homologue, is compatible with both S13s and S13l carriers. These results suggest that OlCHR is a Killer gene, which leads to reproductive isolation.
• Different contributions of PROG1 and TAC1 to the angular kinematics of the main culm and tillers of wild rice (Oryza rufipogon)

  Yoshiki Tokuyama, Miku Omachi, Shiori Kushida, Kiwamu Hikichi, Shuhei Okada, Kazumitsu Onishi, Takashige Ishii, Yuji Kishima, Yohei Koide

  Planta 259 1 2023年12月12日 [査読有り]
  
• Genetics of chilling response at early growth stage in rice: a recessive gene for tolerance and importance of acclimation.

  Akhil Ranjan Baruah, Hiroaki Bannai, Yan Meija, Ayumi Kimura, Haruka Ueno, Yohei Koide, Yuji Kishima, Jiwan Palta, Jun Kasuga, Masayuki P Yamamoto, Kazumitsu Onishi

  AoB PLANTS 15 6 plad075  2023年12月 [査読有り]
   

  Low-temperature adaptation in rice is mediated by the ability of a genotype to tolerate chilling temperatures. A genetic locus on chromosome 11 was analysed for chilling tolerance at the plumule stage in rice. The tolerant allele of A58, a japonica landrace in Japan, was inherited as a recessive gene (ctp-1A58), whereas the susceptible alleles from wild rice (Ctp-1W107) and modern variety (Ctp-1HY) were the dominant genes. Another recessive tolerant allele (ctp-1Silewah) was found in a tropical japonica variety (Silewah). Fine-mapping revealed that a candidate gene for the ctp-1 locus encoded a protein similar to the nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat (NLR) protein, in which frameshift mutation by a 73 bp-deletion might confer chilling tolerance in ctp-1A58. Analysis of near-isogenic lines demonstrated that ctp-1A58 imparted tolerance effects only at severe chilling temperatures of 0.5 °C and 2 °C, both at plumule and seedling stages. Chilling acclimation treatments at a wide range of temperatures (8 °C-16 °C) for 72 h concealed the susceptible phenotype of Ctp-1W107 and Ctp-1HY. Furthermore, short-term acclimation treatment of 12 h at 8 °C was enough to be fully acclimated. These results suggest that the NLR gene induces a susceptible response upon exposure to severe chilling stress, however, another interacting gene(s) for acclimation response could suppress the maladaptive phenotype caused by the Ctp-1 allele. This study provides new insights for the adaptation and breeding of rice in a low-temperature environment.
• Phylogenetic analysis of endogenous viral elements in the rice genome reveals local chromosomal evolution in Oryza AA-genome species.

  Nozomi Saito, Sunlu Chen, Katsuya Kitajima, Zhitong Zhou, Yohei Koide, Jaymee R Encabo, Maria Genaleen Q Diaz, Il-Ryong Choi, Kanako O Koyanagi, Yuji Kishima

  Frontiers in plant science 14 1261705 - 1261705 2023年 [査読有り]
   

  INTRODUCTION: Rice genomes contain endogenous viral elements homologous to rice tungro bacilliform virus (RTBV) from the pararetrovirus family Caulimoviridae. These viral elements, known as endogenous RTBV-like sequences (eRTBVLs), comprise five subfamilies, eRTBVL-A, -B, -C, -D, and -X. Four subfamilies (A, B, C, and X) are present to a limited degree in the genomes of the Asian cultivated rice Oryza sativa (spp. japonica and indica) and the closely related wild species Oryza rufipogon. METHODS: The eRTBVL-D sequences are widely distributed within these and other Oryza AA-genome species. Fifteen eRTBVL-D segments identified in the japonica (Nipponbare) genome occur mostly at orthologous chromosomal positions in other AA-genome species. The eRTBVL-D sequences were inserted into the genomes just before speciation of the AA-genome species. RESULTS AND DISCUSSION: Ten eRTBVL-D segments are located at six loci, which were used for our evolutionary analyses during the speciation of the AA-genome species. The degree of genetic differentiation varied among the eRTBVL-D segments. Of the six loci, three showed phylogenetic trees consistent with the standard speciation pattern (SSP) of the AA-genome species (Type A), and the other three represented phylogenies different from the SSP (Type B). The atypical phylogenetic trees for the Type B loci revealed chromosome region-specific evolution among the AA-genome species that is associated with phylogenetic incongruences: complex genome rearrangements between eRTBVL-D segments, an introgression between the distant species, and low genetic diversity of a shared eRTBVL-D segment. Using eRTBVL-D as an indicator, this study revealed the phylogenetic incongruence of local chromosomal regions with different topologies that developed during speciation.
• Identification of a Saltol-Independent Salinity Tolerance Polymorphism in Rice Mekong Delta Landraces and Characterization of a Promising Line, Doc Phung.

  Tam Thanh Nguyen, Maria Stefanie Dwiyanti, Shuntaro Sakaguchi, Yohei Koide, Dung Viet Le, Toshihiro Watanabe, Yuji Kishima

  Rice (New York, N.Y.) 15 1 65 - 65 2022年12月18日 [査読有り]
   

  The Mekong Delta River in Vietnam is facing salinity intrusion caused by climate change and sea-level rise that is severely affecting rice cultivation. Here, we evaluated salinity responses of 97 rice accessions (79 landraces and 18 improved accessions) from the Mekong Delta population by adding 100 mM NaCl to the nutrient solution for up to 20 days. We observed a wide distribution in salinity tolerance/sensitivity, with two major peaks across the 97 accessions when using the standard evaluation system (SES) developed by the International Rice Research Institute. SES scores revealed strong negative correlations (ranging from - 0.68 to - 0.83) with other phenotypic indices, such as shoot elongation length, root elongation length, shoot dry weight, and root dry weight. Mineral concentrations of Na+ in roots, stems, and leaves and Ca2+ in roots and stems were positively correlated with SES scores, suggesting that tolerant accessions lower their cation exchange capacity in the root cell wall. The salinity tolerance of Mekong Delta accessions was independent from the previously described salinity tolerance-related locus Saltol, which encodes an HKT1-type transporter in the salinity-tolerant cultivars Nona Bokra and Pokkali. Indeed, genome-wide association studies using SES scores and shoot dry weight ratios of the 79 accessions as traits identified a single common peak located on chromosome 1. This SNP did not form a linkage group with other nearby SNPs and mapped to the 3' untranslated region of gene LOC_Os01g32830, over 6.5 Mb away from the Saltol locus. LOC_Os01g32830 encodes chloroplast glycolate/glycerate translocator 1 (OsPLGG1), which is responsible for photorespiration and growth. SES and shoot dry weight ratios differed significantly between the two possible haplotypes at the causal SNP. Through these analyses, we characterize Doc Phung, one of the most salinity-tolerant varieties in the Mekong Delta population and a promising new genetic resource.
• Seed management using NGS technology to rapidly eliminate a deleterious allele from rice breeder seeds.

  Balimponya, E. G., Dwiyanti, M. S., Ito, T., Sakaguchi, S., Yamamori, K., Kanaoka, Y. Koide Y., Nagayoshi, Y., Kishima, Y.

  Breeding Science 2022年12月 [査読有り]
  
• How to establish a mutually beneficial relationship between a transposon and its host: lessons from Tam3 in Antirrhinum

  Wang, S, Koide, Y. Kishima

  Genes & genetic systems 97 4 177 - 184 2022年12月 [査読有り][招待有り]
   

  The transposon Tam3 of Antirrhinum (snapdragon) has acquired properties that distinguish it from other transposons. Mobile DNA, commonly referred to as a transposable element or transposon, is considered to be synonymous with a selfish factor. That is, a transposable element increases in copy number and moves copies of itself independently of the survival of the host organism. Therefore, the host collectively regulates the transposition activities of most transposable elements in its genome by epigenetic means. However, our analyses of the structure and behavior of Tam3, as shown by the following five results, provide evidence that it does not behave in a selfish manner in relation to the host. 1) Active transposable elements normally increase the abundance of their non-autonomous elements, whereas Tam3 is known to have no non-autonomous elements, and a limited number of around 10 copies of autonomous elements present in the genome have been isolated as active copies. 2) Tam3 does not transpose at 25 ℃, which is the optimal growth temperature for Antirrhinum. Transposition of Tam3 occurs only at low temperatures of about 15 ℃, which is stressful for Antirrhinum. 3) Few strains of Antirrhinum have been found to contain genes that specifically suppress Tam3 transposition. 4) Most of the Tam3 insertions found in Antirrhinum genes do not affect the host genome, and the expression of these host genes is not completely suppressed. 5) Transcription and translation of the Tam3 transposase gene are not epigenetically regulated by the host. These five experimental results constitute evidence that Tam3 retains features that are dissimilar to those of many other transposons and that it does not behave in a selfish manner that is detrimental to the survival of the host. In this review, we consider what kinds of behavior are required if transposons are to establish a mutually beneficial relationship with their hosts, with reference to Tam3.
• Temporal changes in transcripts of miniature inverted-repeat transposable elements during rice endosperm development

  Nagata, H., Ono, A., Tonosaki, K., Kawakatsu, T., Sato, Y., Yano, K., Kishima, Y., Kinoshita, T.

  Plant Journal 109 5 1035 - 1047 2022年03月 [査読有り][通常論文]
  
• Editorial: DNA virus and host plant interactions from antagonism to endogenization

  Richert-P{\"o}ggeler, K.R., Iskra-Caruana, M.-L., Kishima, Y.

  Frontiers in Plant Science 13 2022年
• Effectiveness of Create ML in microscopy image classifications: a simple and inexpensive deep learning pipeline for non-data scientists

  Nagaki, K., Furuta, T., Yamaji, N., Kuniyoshi, D., Ishihara, M., Kishima, Y., Murata, M., Hoshino, A., Takatsuka, H.

  Chromosome Research 29 3-4 2021年10月 [査読有り][通常論文]
  
• Revision of the relationship between anther morphology and pollen sterility by cold stress at the booting stage in rice.

  Koichi Yamamori, Kei Ogasawara, Seiya Ishiguro, Yohei Koide, Itsuro Takamure, Kaien Fujino, Yutaka Sato, Yuji Kishima

  Annals of botany 128 5 559 - 575 2021年07月07日 [査読有り][通常論文]
   

  BACKGROUND AND AIMS: Cold stress in rice (Oryza sativa) plants at the reproductive stage prevents normal anther development and causes pollen sterility. Tapetum hypertrophy in anthers has been associated with pollen sterility in response to cold at the booting stage. Here, we reexamined whether the relationships between anther abnormality and pollen sterility caused by cold stress at the booting stage in rice can be explained by a monovalent factor such as tapetum hypertrophy. METHODS: After exposing plants to a 4-day cold treatment at the booting stage, we collected and processed anthers for transverse sectioning immediately and at the flowering stage. We anatomically evaluated the effect of cold treatment on anther internal morphologies, pollen fertilities and pollen numbers in the 13 cultivars with various cold sensitivities. KEY RESULTS: We observed four types of morphological anther abnormalities at each stage. Pollen sterility was positively correlated with the frequency of undeveloped locules, but not with tapetum hypertrophy as commonly believed. In cold-sensitive cultivars grown at low temperatures, pollen sterility was more frequent than anther morphological abnormalities, and some lines showed remarkably high pollen sterility without any anther morphological alterations. Most morphological anomalies occurred only in specific areas within large and small locules. Anther length tended to shorten in response to cold treatment and was positively correlated with pollen number. One cultivar showed a considerably reduced pollen number, but fertile pollen grains under cold stress. We propose three possible relationships to explain anther structure and pollen sterility and reduction due to cold stress. CONCLUSIONS: The pollen sterility caused by cold stress at the booting stage was correlated with the frequency of entire locule-related abnormalities, which might represent a phenotypic consequence, but not a direct cause of pollen abortion. Multivalent factors might underly the complicated relationships between anther abnormality and pollen sterility in rice.
• The mechanical origin of the radial shape in distichous phyllotaxy grass plants

  Tokuyama, Y., Koide, Y., Onishi, K., Hikichi, K., Omachi, M., Takamure, I., Kishima, Y.

  In Silico Plants 3 2 2021年07月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Three-dimensional plant shapes are influenced by their phyllotaxy, which plays a significant role in their environmental adaptation. Grasses with distichous phyllotaxy have linearly aligned culms and usually have vertical fan-like shapes. Counterintuitively, some distichous phyllotaxy grasses have radial shapes. Here, we investigate the organ-level mechanism underlying radial shape development in the distichous phyllotactic wild rice species (Oryza rufipogon). Detailed time-course phenotyping and three-dimensional micro-computed tomography showed that changes in the elevation angle in the main culm and azimuth angle in the primary tillers contribute to radial shape development. To infer the mechanical basis of the shape change, we simulated the movements of culms controlled by different kinematic factors. The computational models predicted that the combination of movements, including that controlled by negative gravitropism, produces the overall radial shape. This prediction was experimentally assessed. The analysis using a near-isogenic line of the gene, PROG1 for prostrate growth and the gravitropic mutant (lazy1) showed an association between genes and our model parameters. Our findings provide a simple, yet substantial, kinematic model for how the shape in distichous phyllotaxy plants changes as part of their adaptation to the surrounding environment.
• Genetic Mapping of the Gamete Eliminator Locus, S-2, Causing Hybrid Sterility and Transmission Ratio Distortion Found between Oryza sativa and Oryza glaberrima Cross Combination

  Myint Zin Mar, Yohei Koide, Mei Ogata, Daichi Kuniyoshi, Yoshiki Tokuyama, Kiwamu Hikichi, Mitsuhiro Obara, Yuji Kishima

  AGRICULTURE-BASEL 11 3 2021年03月 [査読有り][通常論文]
   

  Hybrid sterility is a reproductive barrier that prevents gene flow between species. In Oryza species, some hybrid sterility loci, which are classified as gamete eliminators, cause pollen and seed sterility and sex-independent transmission ratio distortion (siTRD) in hybrids. However, the molecular basis of siTRD has not been fully characterized because of lacking information on causative genes. Here, we analyze one of the hybrid sterility loci, S-2, which was reported more than forty years ago but has not been located on rice chromosomes. Hybrids between African rice (Oryza glaberrima) and a near-isogenic line that possesses introgressed chromosomal segments from Asian rice (Oryza sativa) showed sterility and siTRD, which confirms the presence of the S-2 locus. Genome-wide SNP marker survey revealed that the near-isogenic line has an introgression on chromosome 4. Further substitution mapping located the S-2 locus between 22.60 Mb and 23.54 Mb on this chromosome. Significant TRD in this chromosomal region was also observed in a calli population derived from cultured anther in hybrids of another cross combination of African and Asian rice species. This indicates that the pollen abortion caused by the S-2 locus occurs before callus induction in anther culture. It also suggests the wide existence of the S-2-mediated siTRD in this interspecific cross combination. Chromosomal location of the S-2 locus will be valuable for identifying causative genes and for understanding of the molecular basis of siTRD.
• イネ葯培養前低温処理における葯エピゲノム変化の解析

  星 咲良, 蓑内 ゆい, 山森 晃一, 金岡 義高, 小出 陽平, 金 鐘明, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 62 42 - 43 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2021年 [査読無し][通常論文]
  
• アフリカイネの幼苗期葉身長に関するゲノムワイド関連解析

  井口 こころ, 小出 陽平, 山形 悦透, 藤田 大輔, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 62 46 - 47 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2021年 [査読無し][通常論文]
  
• 北海道イネ系統の登熟期低温によって発生する胴切米の遺伝的比較解析

  斉藤 涼介, Zhan Chengfang, 山森 晃一, 小出 陽平, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 62 40 - 41 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2021年
• アフリカ栽培イネOryza glaberrimaにおける雑種不稔遺伝子座S1の進化的特異性の検討

  山口 圭太, 小出 陽平, 山形 悦透, 古田 智敬, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 62 44 - 45 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2021年
• イネ野生種と栽培種の稈の角度動態におけるPROG1, TAC1遺伝子の効果

  大町 美空, 徳山 芳樹, 大西 一光, 石井 尊生, 貴島 祐治, 小出 陽平

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 62 38 - 39 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2021年
• Development of phenotyping system using low altitude UAV imagery and deep learning

  Suxing Lyu, Noboru Noguchi, Ricardo Ospina, Yuji Kishima

  INTERNATIONAL JOURNAL OF AGRICULTURAL AND BIOLOGICAL ENGINEERING 14 1 207 - 215 2021年01月 [査読有り][通常論文]
   

  In this study, a lightweight phenotyping system that combined the advantages of both deep learning-based panicle detection and the photogrammetry based on light consumer-level UAVs was proposed. A two-year experiment was conducted to perform data collection and accuracy validation. A deep learning model, named Mask Region-based Convolutional Neural Network (Mask R-CNN), was trained to detect panicles in complex scenes of paddy fields. A total of 13 857 images were fed into Mask R-CNN, with 80% used for training and 20% used for validation. Scores, precision, recall, Average Precision (AP), and F1-score of the Mask R-CNN, were 82.46%, 80.60%, 79.46%, and 79.66%, respectively. A complete workflow was proposed to preprocess flight trajectories and remove repeated detection and noises. Eventually, the evident changed in rice growth during the heading stage was visualized with geographic distributions, and the total number of panicles was predicted before harvest. The average error of the predicted amounts of panicles was 33.98%. Experimental results showed the feasibility of using the developed system as the high-throughput phenotyping approach.
• Infection with an asymptomatic virus in rice results in a delayed drought response.

  Jaymee R Encabo, Reena Jesusa A Macalalad-Cabral, Jerlie Mhay K Matres, Sapphire Charlene Thea P Coronejo, Gilda B Jonson, Yuji Kishima, Amelia Henry, Il-Ryong Choi

  Functional plant biology : FPB 47 3 239 - 249 2020年02月 [査読有り][通常論文]
   

  Infection of viruses in plants often modifies plant responses to biotic and abiotic stresses. In the present study we examined the effects of Rice tungro spherical virus (RTSV) infection on drought response in rice. RTSV infection delayed the onset of leaf rolling by 1-2 days. During the delay in drought response, plants infected with RTSV showed higher stomatal conductance and less negative leaf water potential under drought than those of uninfected plants, indicating that RTSV-infected leaves were more hydrated. Other growth and physiological traits of plants under drought were not altered by infection with RTSV. An expression analysis of genes for drought response-related transcription factors showed that the expression of OsNAC6 and OsDREB2a was less activated by drought in RTSV-infected plants than in uninfected plants, further suggesting improved water status of the plants due to RTSV infection. RTSV accumulated more in plants under drought than in well-watered plants, indicating the increased susceptibility of rice plants to RTSV infection by drought. Collectively, these results indicated that infection with RTSV can transiently mitigate the influence of drought stress on rice plants by increasing leaf hydration, while drought increased the susceptibility of rice plants to RTSV.
• 北海道イネ品種に見出された低温による胚乳登熟過程での遺伝的形態異常

  Zhan Chengfang, 山森 晃一, 小出 陽平, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 61 60 - 61 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2020年
• イネの育種家種子において発生したアルビノ形質と原因遺伝子の同定：種子管理の方法についての考察

  Balimponya Elias, 金岡 義高, 坂口 俊太郎, 小出 陽平, 永吉 嘉文, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 61 58 - 59 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会 2020年
• Diploid Male Gametes Circumvent Hybrid Sterility Between Asian and African Rice Species.

  Daichi Kuniyoshi, Itaru Masuda, Yoshitaka Kanaoka, Yuki Shimazaki-Kishi, Yoshihiro Okamoto, Hideshi Yasui, Toshio Yamamoto, Kiyotaka Nagaki, Yoichiro Hoshino, Yohei Koide, Itsuro Takamure, Yuji Kishima

  Frontiers in plant science 11 579305 - 579305 2020年 [査読有り]
   

  In F1 hybrids of Oryza sativa (Asian rice) and Oryza glaberrima (African rice), heterozygosity leads to a complete gamete abortion because of allelic conflict at each of the 13 hybrid sterility (HS) loci. We systematically produced 19 plants from the F1 hybrids of both the rice species by the anther culture (AC) method. Five of the 19 interspecific hybrid plants were partially fertile and able to produce seeds. Unlike ordinal doubled haploid plants resulting from AC, these regenerated plants showed various ploidy levels (diploid to pentaploid) and different zygosities (completely homozygous, completely heterozygous, and a combination). These properties were attributable to meiotic anomalies in the interspecific hybrid F1 plants. Examination of the genetic structures of the regenerated plants suggested meiotic non-reduction took place in the interspecific hybrid F1 plants. The centromeric regions in the regenerated plants revealed that the abnormal first and/or second divisions of meiosis, namely the first division restitution (FDR) and/or second division restitution (SDR), had occurred in the interspecific hybrid. Immunohistochemical observations also verified these phenomena. FDR and SDR occurrences at meiosis might strongly lead to the formation of diploid microspores. The results demonstrated that meiotic anomalies functioned as a reproductive barrier occurred before the HS genes acted in gamete of the interspecific hybrid. Although such meiotic anomalies are detrimental to pollen development, the early rescue of microspores carrying the diploid gamete resulted in the fertile regenerated plants. The five partially fertile plants carrying tetraploid genomes with heterozygous alleles of the HS loci produced fertile diploid pollens, implying that the diploid gametes circumvented the allelic conflicts at the HS loci. We also proposed how diploid male gametes avoid HS with the killer-protector model.
• Fertile Tetraploids: New Resources for Future Rice Breeding?

  Yohei Koide, Daichi Kuniyoshi, Yuji Kishima

  Frontiers in plant science 11 1231 - 1231 2020年 [査読有り][通常論文]
   

  Ploidy manipulation is an efficient technique for the development of novel phenotypes in plant breeding. However, in rice (Oryza sativa L.), severe seed sterility has been considered a barrier preventing cultivation of autotetraploids since the 1930s. Recently, a series of studies identified two fertile autotetraploids, identified herein as the PMeS (Polyploid Meiosis Stability) and Neo-Tetraploid lines. Here, we summarize their characteristics, focusing on the recovery of seed fertility, and discuss potential future directions of study in this area, providing a comprehensive understanding of current progress in the study of fertile tetraploid rice, a classical, but promising, concept for rice breeding.
• Profiling SNP and Nucleotide Diversity to Characterize Mekong Delta Rice Landraces in Southeast Asian Populations.

  Nguyen Thanh Tam, Maria Stefanie Dwiyanti, Yohei Koide, Atsushi J Nagano, Huynh Ky, Huynh Quang Tin, Nguyen Loc Hien, Le Viet Dung, Yuji Kishima

  The plant genome 12 3 1 - 11 2019年11月 [査読有り][通常論文]
   

  CORE IDEAS: Single nucleotide polymorphism (SNP) analyses are a powerful tool to examine structure of local rice population. 3000 dataset of IRRI facilitates SNP profiling of Southeast Asian rice populations. Mekong Delta population is featured by comparisons with the other populations. The low π-value SNPs well-profile unique genetic regions in their genomes. Recent analyses using single nucleotide polymorphism (SNP) are a feasible mean for local collections which potentially possess useful, but not large, genetic variations. Genomic sequences of more than 3000 accessions released by the International Rice Research Institute (IRRI) can be used to characterize various local rice (Oryza sativa) populations. The aim of this study was to develop a method to facilitate genomic characterization of local rice populations. We mainly used 99 indica rice accessions (81 landraces and 18 improved varieties) from the Mekong Delta Development Research Institute (MDI). We obtained 2301 SNPs after a genomic sequencing analysis of the 99 rice accessions and subsequent filtering. Within the IRRI's dataset, the landraces fell into a cluster consisting of accessions from Southeast Asian countries (Ind3 cluster), and the MDI improved varieties were grouped in a cluster containing IRRI improved varieties (Ind1B cluster). A principal component analysis suggested that geographical location strongly affects phylogenetic relationships, and the MDI landraces were placed into a Vietnam+Cambodia group. To detect the nucleotide diversity within a population, π-value is commonly used. We think that whole genome distribution of π-values representing the nucleotide diversity of each population can be used to characterize local populations. Our simple profiling using low π-value genomic regions was able to reveal regional characteristics of rice genomes and should be useful for identifying local rice populations.
• Genetic Properties Responsible for the Transgressive Segregation of Days to Heading in Rice.

  Yohei Koide, Shuntaro Sakaguchi, Takashi Uchiyama, Yuya Ota, Ayumi Tezuka, Atsushi J Nagano, Seiya Ishiguro, Itsuro Takamure, Yuji Kishima

  G3 (Bethesda, Md.) 9 5 1655 - 1662 2019年05月07日 [査読有り][通常論文]
   

  Transgressive segregation produces hybrid progeny phenotypes that exceed the parental phenotypes. Unlike heterosis, extreme phenotypes caused by transgressive segregation are heritably stable. We examined transgressive phenotypes of flowering time in rice, and revealed transgressive segregation in F2 populations derived from a cross between parents with similar (proximal) days to heading (DTH). The DTH phenotypes of the A58 × Kitaake F2 progenies were frequently more extreme than those of either parent. These transgressive phenotypes were maintained in the F3 and F4 populations. Both A58 and Kitaake are japonica rice cultivars adapted to Hokkaido, Japan, which is a high-latitude region, and have a short DTH. Among the four known loci required for a short DTH, three loci had common alleles in A58 and Kitaake, implying there is a similar genetic basis for DTH between the two varieties. A genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) analysis based on the F4 population identified five new quantitative trait loci (QTL) associated with transgressive DTH phenotypes. Each of these QTL had different degrees of additive effects on DTH, and two QTL had an epistatic effect on each other. Thus, a genome-wide SNP analysis facilitated the detection of genetic loci associated with extreme DTH phenotypes, and revealed that the transgressive phenotypes were produced by exchanging the complementary alleles of a few minor QTL in the similar parental phenotypes.
• Innate vulnerability of Oryza glaberrima to rice tungro bacilliform virus

  Saito, N., Encabo, J.R., Chen, S., Jonson, G., Kishima, Y., Choi, I.-R.

  Japan Agricultural Research Quarterly 53 1 1 - 6 2019年01月 [査読有り][通常論文]
  
• Ancient Endogenous Pararetroviruses in Oryza Genomes Provide Insights into the Heterogeneity of Viral Gene Macroevolution.

  Sunlu Chen, Nozomi Saito, Jaymee R Encabo, Kanae Yamada, Il-Ryong Choi, Yuji Kishima

  Genome biology and evolution 10 10 2686 - 2696 2018年10月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Endogenous viral sequences in eukaryotic genomes, such as those derived from plant pararetroviruses (PRVs), can serve as genomic fossils to study viral macroevolution. Many aspects of viral evolutionary rates are heterogeneous, including substitution rate differences between genes. However, the evolutionary dynamics of this viral gene rate heterogeneity (GRH) have been rarely examined. Characterizing such GRH may help to elucidate viral adaptive evolution. In this study, based on robust phylogenetic analysis, we determined an ancient endogenous PRV group in Oryza genomes in the range of being 2.41-15.00 Myr old. We subsequently used this ancient endogenous PRV group and three younger groups to estimate the GRH of PRVs. Long-term substitution rates for the most conserved gene and a divergent gene were 2.69 × 10-8 to 8.07 × 10-8 and 4.72 × 10-8 to 1.42 × 10-7 substitutions/site/year, respectively. On the basis of a direct comparison, a long-term GRH of 1.83-fold was identified between these two genes, which is unexpectedly low and lower than the short-term GRH (>3.40-fold) of PRVs calculated using published data. The lower long-term GRH of PRVs was due to the slightly faster rate decay of divergent genes than of conserved genes during evolution. To the best of our knowledge, we quantified for the first time the long-term GRH of viral genes using paleovirological analyses, and proposed that the GRH of PRVs might be heterogeneous on time scales (time-dependent GRH). Our findings provide special insights into viral gene macroevolution and should encourage a more detailed examination of the viral GRH.
• Anther culture in rice proportionally rescues microspores according to gametophytic gene effect and enhances genetic study of hybrid sterility.

  Yoshitaka Kanaoka, Daichi Kuniyoshi, Eri Inada, Yohei Koide, Yoshihiro Okamoto, Hideshi Yasui, Yuji Kishima

  Plant methods 14 102 - 102 2018年 [査読有り][通常論文]
   

  Background: To investigate plant hybrid sterility, we studied interspecific hybrids of two cultivated rice species, Asian rice (Oryza sativa) and African rice (O. glaberrima). Male gametes of these hybrids display complete sterility owing to a dozen of hybrid sterility loci, termed HS loci, but this complicated genetic system remains poorly understood. Results: Microspores from these interspecific hybrids form sterile pollen but are viable at the immature stage. Application of the anther culture (AC) method caused these immature microspores to induce callus. The segregation distortion of 11 among 13 known HS loci was assessed in the callus population. Using many individual calli, fine mapping of the HS loci was attempted based on heterozygotes produced from chromosome segment substitution lines (CSSLs). Transmission ratio distortion (TRD) from microspores was detected at 6 of 11 HS loci in the callus population. The fine mapping of S 1 and S 19 loci using CSSLs revealed precise distances of markers from the positions of HS loci exhibiting excessive TRD. Conclusions: We demonstrated that AC to generate callus populations derived from immature microspores is a useful methodology for genetic study. The callus population facilitated detection of TRD at multiple HS loci and dramatically shortened the process for mapping hybrid sterility genes.
• Genomic fossils reveal adaptation of non-autonomous pararetroviruses driven by concerted evolution of noncoding regulatory sequences.

  Sunlu Chen, Huizhen Zheng, Yuji Kishima

  PLoS pathogens 13 6 e1006413  2017年06月 [査読有り][通常論文]
   

  The interplay of different virus species in a host cell after infection can affect the adaptation of each virus. Endogenous viral elements, such as endogenous pararetroviruses (PRVs), have arisen from vertical inheritance of viral sequences integrated into host germline genomes. As viral genomic fossils, these sequences can thus serve as valuable paleogenomic data to study the long-term evolutionary dynamics of virus-virus interactions, but they have rarely been applied for this purpose. All extant PRVs have been considered autonomous species in their parasitic life cycle in host cells. Here, we provide evidence for multiple non-autonomous PRV species with structural defects in viral activity that have frequently infected ancient grass hosts and adapted through interplay between viruses. Our paleogenomic analyses using endogenous PRVs in grass genomes revealed that these non-autonomous PRV species have participated in interplay with autonomous PRVs in a possible commensal partnership, or, alternatively, with one another in a possible mutualistic partnership. These partnerships, which have been established by the sharing of noncoding regulatory sequences (NRSs) in intergenic regions between two partner viruses, have been further maintained and altered by the sequence homogenization of NRSs between partners. Strikingly, we found that frequent region-specific recombination, rather than mutation selection, is the main causative mechanism of NRS homogenization. Our results, obtained from ancient DNA records of viruses, suggest that adaptation of PRVs has occurred by concerted evolution of NRSs between different virus species in the same host. Our findings further imply that evaluation of within-host NRS interactions within and between populations of viral pathogens may be important.
• Alternative plant host defense against transposon activities occurs at the post-translational stage.

  Hua Zhou, Yuji Kishima

  Plant signaling & behavior 12 5 e1318238  2017年05月04日 [査読有り][招待有り]
   

  The Antirrhinum DNA transposon Tam3 uniquely demonstrates low temperature-dependent transposition (LTDT), so transposition does not occur at high temperatures. We previously showed that the detainment of Tam3 transposase (TPase) at the plasma membrane occurs when transposition is inactive, and that TPase is released at the permissive state of Tam3 transposition. LTDT of Tam3 is attributed to interactions between Tam3 and its host. In this addendum, we propose a model to explain the LTDT of Tam3, which is regarded as an equilibrium state reached between the host and parasite to maximize the fitness of both.
• Detainment of Tam3 Transposase at Plasma Membrane by Its BED-Zinc Finger Domain.

  Hua Zhou, Megumi Hirata, Ryo Osawa, Kaien Fujino, Yuji Kishima

  Plant physiology 173 2 1492 - 1501 2017年02月 [査読有り][通常論文]
   

  Transposable elements (TEs) are considered to be parasites of host genomes because they act as powerful mutagens. If not kept in check, they can cause gene disruption, genome rearrangement, and genomic takeover. Hence, activities of TEs are under the rigid control of hosts. To date, all identified TE regulations have been epigenetic dependent, with the exception of the DNA transposon Tam3. Blocking nuclear translocation of Tam3 transposase (TPase) is consistent with the suppression of Tam3 in Antirrhinum majus In this article, we discovered that epigenetic-independent regulation of Tam3 is mediated by the BED-zinc finger (Znf-BED) domain of Tam3 TPase. The host targets the N terminus of the Znf-BED domain, which contains two highly conserved aromatic amino acids, to detain Tam3 TPase at the plasma membrane and to silence Tam3. Zinc finger proteins perform broader functions in transcriptional regulation through their DNA binding ability. Our data revealed that the posttranslational epigenetic-independent silencing against TEs was a result of the protein binding ability of the Znf-BED domain.
• Endogenous pararetroviruses in rice genomes as a fossil record useful for the emerging field of palaeovirology.

  Sunlu Chen, Yuji Kishima

  Molecular plant pathology 17 9 1317 - 1320 2016年12月 [査読有り][招待有り]
  
• イネ小穂の護穎、副護穎に関する変異体の遺伝解析(平成27年度年次講演会一般公演)

  小矢崎 慧, 奈良 有司, 小谷 まり, 貴島 祐治, 高牟禮 逸朗

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 56 38 - 39 日本作物学会 2015年12月
• イネゲノムに内在するウイルス断片の自然選択圧に関する解析(平成27年度年次講演会一般公演)

  山田 加奈恵, 斎藤 希, 陳 孫禄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 56 36 - 37 日本作物学会 2015年12月
• イネ穂ばらみ期の高温ストレスに対する品種間の耐性評価(平成27年度年次講演会一般公演)

  内山 尭, 石黒 聖也, 陳 孫禄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 56 34 - 35 日本作物学会 2015年12月
• Cytoplasmic genome diversity in the cultivated apple - Short Communication

  T. Mikami, K. Kitazaki, Y. Kishima

  HORTICULTURAL SCIENCE 42 1 47 - 51 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  The cultivated apple is one of the most common and important fruit crops in temperate regions. Phylogenetic analysis using a wide array of apple genotypes could give insights into the origin and domestication history of this crop. Maternally inherited mitochondrial and chloroplast DNAs have been utilised to characterise the cytoplasmic diversity within the apple germplasm collection and to elucidate the relationships between the cytoplasm types defined. This review focuses on the molecular basis of changes in the mitochondrial genome giving rise to diverse cytoplasm types. The possible maternal lineage of the cultivated apple is also discussed.
• 様々な組み合わせによるイネ雑種のゲノムワイド発現解析(平成26年度年次講演会一般講演)

  Hu N, Akhil Baruah, Ishiguro S, Sato Y, Kishima Y

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 55 11 - 12 日本作物学会 2014年12月
• 北海道在来の水稲系統と複数のインディカ系統の交雑後代を用いた穂ばらみ期耐冷性の遺伝解析(平成26年度年次講演会一般講演)

  曽根 裕子, 石黒 聖也, 佐藤 毅, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 55 13 - 14 日本作物学会 2014年12月
• キンギョソウトランスポゾンTam3に対する転移抑制遺伝子Old Stabiliserの特定と構造解析(平成26年度年次講演会一般講演)

  平田 愛, 海老沼 一出, 藤野 介延, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 55 15 - 16 日本作物学会 2014年12月
• Rice genomes recorded ancient pararetrovirus activities: Virus genealogy and multiple origins of endogenization during rice speciation.

  Sunlu Chen, Ruifang Liu, Kanako O Koyanagi, Yuji Kishima

  Virology 471-473 141 - 52 2014年12月 [査読有り][通常論文]
   

  Viral fossils in rice genomes are a best entity to understand ancient pararetrovirus activities through host plant history because of our advanced knowledge of the genomes and evolutionary history with rice and its related species. Here, we explored organization, geographic origins and genealogy of rice pararetroviruses, which were turned into endogenous rice tungro bacilliform virus-like (eRTBVL) sequences. About 300 eRTBVL sequences from three representative rice genomes were clearly classified into six families. Most of the endogenization events of the eRTBVLs were initiated before differentiation of the rice progenitor (> 160,000 years ago). We successfully followed the genealogy of old relic viruses during rice speciation, and inferred the geographical origins for these viruses. Possible virus genomic sequences were explained mostly by recombinations between different virus families. Interestingly, we discovered that only a few recombination events among the numerous occasions had determined the virus genealogy.
• 育種におけるゲノム・遺伝子相関

  貴島 祐治, 寺内 良平, 高田 美信, 宅見 薫雄, 藤本 龍, 村井 耕二

  育種学研究 16 2 79 - 85 日本育種学会 2014年06月 [査読無し][招待有り]
  
• Isolation of a major genetic interaction associated with an extreme phenotype using assorted F2 populations in rice

  Yuya Ota, Seiya Ishiguro, Eiko Aoyama, Ryosuke Aiba, Reika Iwashiro, Takanari Tanabata, Itsuro Takamure, Kaien Fujino, Yuji Kishima

  MOLECULAR BREEDING 33 4 997 - 1003 2014年04月 [査読有り][通常論文]
   

  Detection of quantitative trait loci (QTLs) is dependent on the materials used in the analysis, as different combinations of parental materials may lead to different outcomes in QTLs for the same trait. On the other hand, an extreme phenotype associated with a given trait implies the potential involvement of a particular allele in various allelic interactions. A genetic factor associated with such an extreme phenotype may frequently be identified from various genetic populations consisting of different parental combinations. In this study, we attempted to uncover the genetic factor associated with extremely early heading date in rice, using various F2 populations. Heading date in rice has been characterized by at least 19 QTLs, from which 12 genes have been identified. A58, a rice strain with an extremely early heading date, is adapted to Hokkaido, the northernmost limit of rice cultivation. Six F2 populations derived from crosses of A58 with six other strains displayed a range of heading dates. Genotyping using 19 QTL markers indicated that the A58 allele of the Ghd7 locus was present in most F2 individuals exhibiting extremely early heading dates. This analysis also demonstrated that when the wild-type Ehd1 allele was present, the Ghd7 allele from A58 accelerated floral induction. The results of this study demonstrate that assorted F2 populations are valuable materials for comprehensive genotyping to explore major genetic factors for extreme phenotypes, and that this methodology is broadly applicable to other unknown traits.
• Low temperature-responsive changes in the anther transcriptome's repeat sequences are indicative of stress sensitivity and pollen sterility in rice strains.

  Seiya Ishiguro, Kei Ogasawara, Kaien Fujino, Yutaka Sato, Yuji Kishima

  Plant physiology 164 2 671 - 82 2014年02月 [査読有り][通常論文]
   

  Genome-wide transcriptome analyses using microarray probes containing genes and repeat sequences have been performed to examine responses to low temperatures in rice (Oryza sativa). We focused particularly on the rice anther at the booting stage, because a low temperature at this stage can result in pollen abortion. The five rice strains examined in this study showed different pollen fertilities due to a low-temperature treatment during the booting stage. The microarray analyses demonstrated that the low-temperature stress caused genome-wide changes in the transcriptional activities not only of genes but also of repeat sequences in the rice anther. The degree of the temperature-responsive changes varied among the five rice strains. Interestingly, the low-temperature-sensitive strains revealed more changes in the transcriptome when compared with the tolerant strains. The expression patterns of the repeat sequences, including miniature inverted-repeat transposable elements, transposons, and retrotransposons, were correlated with the pollen fertilities of the five strains, with the highest correlation coefficient being 0.979. Even in the low-temperature-sensitive strains, the transcriptomes displayed distinct expression patterns. The elements responding to the low temperatures were evenly distributed throughout the genome, and the major cis-motifs involved in temperature-responsive changes were undetectable from the upstream sequences in the corresponding repeats. The genome-wide responses of transcription to the temperature shift may be associated with chromatin dynamics, which facilitates environmental plasticity. A genome-wide analysis using repeat sequences suggested that stress tolerance could be conferred by insensitivity to the stimuli.
• Establishment of endogenous pararetroviruses in the rice genome

  Liu, R., Kishima, Y.

  Plant Virus-Host Interaction: Molecular Approaches and Viral Evolution 2014年
• トランスポゾンTam3の転移を抑制するキンギョソウ遺伝子T3IF5およびT3IF6の発現解析(平成25年度年次講演会一般講演)

  中山 優也, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 54 25 - 26 日本作物学会 2013年12月
• イネzinc finger protein遺伝子の置換が原因の奇形小穂mls3(t)変異体(平成25年度年次講演会一般講演)

  中田 章子, 大島 健人, 袋井 康輔, 小谷 まり, 貴島 祐治, 高牟禮 逸朗

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 54 15 - 16 日本作物学会 2013年12月
• 日本稲とグラベリマ種間のF1個体における葯培養由来カルス形成(平成25年度年次講演会一般講演)

  國吉 大地, 岩城 玲香, 岡本 吉弘, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 54 17 - 18 日本作物学会 2013年12月
• Cytoplasmic diversity and possible maternal lineages in apples as revealed by analysis of the mitochondrial cox1 and atp9 loci

  Kazuyoshi Kitazaki, Seiya Ishigro, Sumie Kato, Akihito Wakatsuki, Yuji Kishima, Tetsuo Mikami

  SCIENTIA HORTICULTURAE 164 209 - 212 2013年12月 [査読有り][通常論文]
   

  In apples, four cytoplasmic groups, 'Golden Delicious'-, 'Delicious'-, 'McIntosh'- and 'Dolgo Crab' cytotypes, are differentiated by variation in the mitochondrial cox1 and atp9 loci. The present study builds upon previous reports that (1) 'Golden Delicious' and 'Delicious' cytotype accessions each contain an intact cox1 (named as G-cox1 and D-cox1, respectively) and a pseudocopy (G-Psi cox1 and D-Psi cox1) at different stoichiometries and (2) the relative copy number of an atp9 pseudocopy (Psi atp9-1) is distinct in each cytotype. Here, the D-cox1 and D-Psi cox1 sequences were found as predominant forms in 'McIntosh' type germplasm accessions but as substoichiometric forms in 'Dolgo Crab' type accessions. The G-cox1 and G-Psi cox1 sequences were predominant in the 'Dolgo Crab' group whereas these two sequences were substoichiometric in the 'McIntosh' group. 'We also detected the presence of predominant form of Psi atp9-1 in 'McIntosh' and 'Dolgo Crab' groups. Moreover, the four cytotypes could be distinguished from one another by their own chloroplast DNA haplotypes. Using these data and those from our earlier publications, we attempted to construct a network of cytotypes representing possible maternal lineages of apples. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.
• A pair of transposons coordinately suppresses gene expression, independent of pathways mediated by siRNA in Antirrhinum.

  Takako Uchiyama, Satoshi Hiura, Izuru Ebinuma, Mineo Senda, Tetsuo Mikami, Cathie Martin, Yuji Kishima

  The New phytologist 197 2 431 - 440 2013年01月 [査読有り][通常論文]
   

  Our knowledge is limited regarding mechanisms by which transposable elements control host gene expression. Two Antirrhinum lines, HAM2 and HAM5, show different petal colors, pale-red and white, respectively, although these lines contain the same insertion of transposon Tam3 in the promoter region of the nivea (niv) locus encoding chalcone synthase. Among 1000 progeny from HAM5 grown under the preferred conditions for the Tam3 transposition, a few showed an intermediate petal color between HAM2 and HAM5. Transposon tagging using these progeny identified a causative insertion of Tam3 for the HAM5 type (white) petal color, which was found 1.6 kb downstream of the niv gene. Insertion of Tam3 at the position 1.6 kb downstream of niv alone showed nearly wildtype petal pigmentation, and the niv expression reduced by only 50%. Severe suppression of niv observed in HAM5 required interaction of two Tam3 copies on either side of the niv coding sequence. DNA methylation and small interfering RNAs (siRNAs) were not associated with the suppression of niv expression in HAM5. Insertion of a pair of transposons in close proximity can interfere with the expression of gene located between the two copies, and also provide evidence that this interference is not directly associated with pathways mediated by siRNAs.
• キンギョソウnivea座における2つのトランスポゾンの挟み撃ち(平成24年度年次講演会一般講演)

  海老沼 一出, 内山 貴子, 桶浦 里志, 千田 峰生, 三上 哲夫, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 53 79 - 80 日本作物学会 2012年12月
• Evolutionary force of AT-rich repeats to trap genomic and episomal DNAs into the rice genome: lessons from endogenous pararetrovirus.

  Ruifang Liu, Kanako O Koyanagi, Sunlu Chen, Yuji Kishima

  The Plant journal : for cell and molecular biology 72 5 817 - 28 2012年12月 [査読有り][通常論文]
   

  In plant genomes, the incorporation of DNA segments is not a common method of artificial gene transfer. Nevertheless, various segments of pararetroviruses have been found in plant genomes in recent decades. The rice genome contains a number of segments of endogenous rice tungro bacilliform virus-like sequences (ERTBVs), many of which are present between AT dinucleotide repeats (ATrs). Comparison of genomic sequences between two closely related rice subspecies, japonica and indica, allowed us to verify the preferential insertion of ERTBVs into ATrs. In addition to ERTBVs, the comparative analyses showed that ATrs occasionally incorporate repeat sequences including transposable elements, and a wide range of other sequences. Besides the known genomic sequences, the insertion sequences also represented DNAs of unclear origins together with ERTBVs, suggesting that ATrs have integrated episomal DNAs that would have been suspended in the nucleus. Such insertion DNAs might be trapped by ATrs in the genome in a host-dependent manner. Conversely, other simple mono- and dinucleotide sequence repeats (SSR) were less frequently involved in insertion events relative to ATrs. Therefore, ATrs could be regarded as hot spots of double-strand breaks that induce non-homologous end joining. The insertions within ATrs occasionally generated new gene-related sequences or involved structural modifications of existing genes. Likewise, in a comparison between Arabidopsis thaliana and Arabidopsis lyrata, the insertions preferred ATrs to other SSRs. Therefore ATrs in plant genomes could be considered as genomic dumping sites that have trapped various DNA molecules and may have exerted a powerful evolutionary force.
• An apple atp9 pseudogene is maintained at high copy number in ‘Golden Delicious’ -type mitochondria but is present substoichiometrically in ‘Delicious’-type mitochondria.

  Kato S, Kitazaki K, Wakatsuki A, Kishima Y, Mikami T

  Scientia Horticulturae 134 237 - 240 2012年02月 [査読有り][通常論文]
   

  In this study, the mitochondrial atp9 gene sequence of an apple cultivar 'Golden Delicious' was found to exist in one intact version and two truncated versions (termed Φatp9-1 and Φatp9-2). Interestingly, the Φatp9-1 sequence is maintained at high copy number in the six 'Golden Delicious'-cytotype cultivars examined but present substoichiometrically in eight 'Delicious'-cytotype cultivars. Our data also suggest that Φatp9-1 originated in a homologous recombination event mediated by the short repeat in a common ancestral mitochondrial genome of 'Golden Delicious' and 'Delicious', and was preferentially amplified in an evolutionary lineage that gave rise to the 'Golden Delicious'-type genome. On the other hand, Φatp9-2 was revealed to be present in high abundance in all 14 cultivars examined. © 2011 Elsevier B.V.
• イネにおいて発現する反復配列の検出と組織間での差異(平成23年度年次講演会一般講演)

  小笠原 慧, 石黒 聖也, 江澤 光江, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 52 41 - 42 日本作物学会 2011年12月
• An intact mitochondrial cox1 gene and a pseudogene with different genomic configurations are present in apple cultivars ‘Golden Delicious’ and ‘Delicious’: Evolutionary aspects.

  Wakatsuki A, Kitazaki K, Kato S, Kishima Y, Mikami T

  Scientia Horticulturae 130 1 49 - 53 2011年08月 [査読有り][通常論文]
   

  We have characterized the mitochondrial cox1 gene copies in two apple cultivars 'Golden Delicious' and 'Delicious'. Both the cultivars contained an intact copy and a truncated copy of cox1. The intact 'Golden Delicious' and 'Delicious' cox1 genes, designated G-cox1 and D-cox1, respectively, were both found to be actually transcribed to give an RNA of approximately 1.7. kb. The two intact cox1 and two truncated copies (G-phi;cox1 and D-φcox1) shared a common 1115-bp segment flanked by four combinations of two different 5′- and 3′-sequences. PCR assay demonstrated that the configurations bearing G-cox1 and G-φcox1 existed in substoichiometric amounts within the mitochondrial genome of 'Delicious' whereas substoichiometric molecules carrying D-φcox1 were present in the 'Golden Delicious' mitochondrial genome. Although ancestor/descendant relationships cannot be inferred between the G-cox1 and D-cox1 arrangements, the results led us to hypothesize that (1) the 1115-bp segment containing part of the progenitor cox1 was duplicated, thereby generating a pseudo-cox1 copy, and (2) this was followed by homologous recombination across a portion of the 1115-bp repeats which gave rise to the descendant cox1 and pseudo-cox1 arrangements. © 2011 .
• Temperature controls nuclear import of Tam3 transposase in Antirrhinum.

  Kaien Fujino, Shin-Nosuke Hashida, Takashi Ogawa, Tomoko Natsume, Takako Uchiyama, Tetsuo Mikami, Yuji Kishima

  The Plant journal : for cell and molecular biology 65 1 146 - 155 2011年01月 [査読有り][通常論文]
   

  It has been proposed that environmental stimuli can activate transposable elements (TEs), whereas few substantial mechanisms have been shown so far. The class-II element Tam3 from Antirrhinum majus exhibits a unique property of low-temperature-dependent transposition (LTDT). LTDT has proved invaluable in developing the gene isolation technologies that have underpinned much of modern plant developmental biology. Here, we reveal that LTDT involves differential subcellular localization of the Tam3 transposase (TPase) in cells grown at low (15°C) and high (25°C) temperatures. The mechanism is associated with the nuclear import of Tam3 TPase in Antirrhinum cells. At high temperature, the nuclear import of Tam3 TPase is severely restricted in Antirrhinum cells, whereas at low temperature, the nuclear localization of Tam3 TPase is observed in about 20% of the cells. However, in tobacco BY-2 and Allium cepa (onion) cells, Tam3 TPase is transported into most nuclei. In addition to three nuclear localization signals (NLSs), the Tam3 TPase is equipped with a nuclear localization inhibitory domain (NLID), which functions to abolish nuclear import of the TPase at high temperature in Antirrhinum. NLID in Tam3 TPase is considered to interact with Antirrhinum-specific factor(s). The host-specific regulation of the nuclear localization of transposase represents a new repertoire controlling class-II TEs.
• イネのF1雑種による転移酵素遺伝子の発現変動(平成22年度年次講演会一般講演)

  高橋 浩司, 高須 温子, 石黒 聖也, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 51 23 - 24 日本作物学会 2010年12月
• トランスポゾンを指標にしたコシヒカリ品種内の遺伝的差異

  貴島祐治, 堀田夕夏, 石黒聖也, 山村和照, 塙章, 内藤聡, 佐野芳雄

  育種学研究 12 12 81 - 86 日本育種学会 2010年 [査読有り][通常論文]
   

  特定の品種の中の遺伝変異やその発生過程については，殆ど知見がない．本研究では全国15府県から集められたコシヒカリ86集団を材料に，遺伝的な変異についてトランスポゾンの挿入位置を指標に調査した．3種のトランスポゾンの挿入位置を調べると，4集団の例外をのぞいて，コシヒカリ集団間での多型はきわめて少なく，品種の遺伝的同一性が保持されていることが示された．しかし，トランスポゾン mPingを指標にした場合，多くの多型が現れた．多数を占めたのは，コシヒカリの親である農林1号と農林22号にはない固有バンドからなる多型で， mPingがコシヒカリで転移していることを示すものである．その他の多型には，新潟以外の集団にのみ存在し，新潟由来の集団にはない2つのバンドが検出され，コシヒカリを新潟タイプと非新潟タイプ（福井タイプ）で明瞭に分けた．2つの多型バンドは両親に1つずつ存在するので，コシヒカリの育成過程で発生した遺伝的分離に基づくと考えられる．新潟では福井県農業試験場から分譲された育成過程のコシヒカリを独自で選抜したとされ，この期間に新潟タイプと福井タイプのコシヒカリの間に遺伝的な差異が発生したと思われる．
  
• コシヒカリ産地間でのトランスポゾンによる遺伝的差異(平成21年度年次講演会一般講演)

  石黒 聖也, 高須 温子, 堀田 夕夏, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 50 27 - 28 日本作物学会 2009年12月
• キンギョソウトランスポゾンTam3の体細胞と生殖細胞における転移挙動の差異(平成21年度年次講演会一般講演)

  建尾 太一, 浅野 真宏, 内山 貴子, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 50 51 - 52 日本作物学会 2009年12月
• キンギョソウトランスポゾンTam3の転移抑制因子Stabiliserの単離と機能について(平成21年度年次講演会一般講演)

  笠原 朋, 内山 貴子, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 50 53 - 54 日本作物学会 2009年12月
• Stable transcription activities dependent on an orientation of Tam3 transposon insertions into Antirrhinum and yeast promoters occur only within chromatin.

  Takako Uchiyama, Kaien Fujino, Takashi Ogawa, Akihito Wakatsuki, Yuji Kishima, Tetsuo Mikami, Yoshio Sano

  Plant physiology 151 3 1557 - 69 2009年11月 [査読有り][通常論文]
   

  Transposon insertions occasionally occur in the promoter regions of plant genes, many of which are still capable of being transcribed. However, it remains unclear how transcription of such promoters is able to occur. Insertion of the Tam3 transposon into various genes of Antirrhinum majus can confer leaky phenotypes without its excision. These genes, named Tam3-permissible alleles, often contain Tam3 in their promoter regions. Two alleles at different anthocyanin biosynthesis loci, nivea(recurrensTam3) (niv(rec)) and pallida(recurrensTam3) (pal(rec)), both contain Tam3 at a similar position immediately upstream of the promoter TATA-box; however, these insertions had different phenotypic consequences. Under conditions where the inserted Tam3 is immobilized, the niv(rec) line produces pale red petals, whereas the pal(rec) line produces no pigment. These pigmentation patterns are correlated with the level of transcripts from the niv(rec) or pal(rec) alleles, and these transcriptional activities are independent of DNA methylation in their promoter regions. In niv(rec), Tam3 is inserted in an orientation that results in the 3' end of Tam3 adjacent to the 5' region of the gene coding sequence. In contrast, the pal(rec) allele contains a Tam3 insertion in the opposite orientation. Four of five different nonrelated genes that are also Tam3-permissible alleles and contain Tam3 within the promoter region share the same Tam3 orientation as niv(rec). The different transcriptional activities dependent on Tam3 orientation in the Antirrhinum promoters were consistent with expression of luciferase reporter constructs introduced into yeast chromosomes but not with transient expression of these constructs in Antirrhinum cells. These results suggest that for Tam3 to sustain stable transcriptional activity in various promoters it must be embedded in chromatin.
• トランスポゾンが引き起こす変異パターンの解析

  浅野 真宏, 内山 貴子, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 49 101 - 102 日本作物学会 2008年12月
• Multiple regulatory mechanisms influence the activity of the transposon, Tam3, of Antirrhinum.

  Takako Uchiyama, Yumiko Saito, Hiroyuki Kuwabara, Kaien Fujino, Yuji Kishima, Cathie Martin, Yoshio Sano

  The New phytologist 179 2 343 - 355 2008年07月 [査読有り][通常論文]
   

  In Antirrhinum, several unique regulations of the transposon, Tam3, have been described. Tam3 activity in Antirrhinum is strictly controlled by the growing temperature of plants (low-temperature-dependent transposition: LTDT), by chromosomal position of Tam3 copy and by two specific repressor genes Stabiliser (St) and New Stabiliser (NSt). Here, the effects of the St and NSt loci on Tam3 transposition are compared. In cotyledons and hypocotyls, Tam3 is active even at high growing temperatures, indicating that LTDT does not operate when these organs are developing. This developmental regulation of Tam3 activity is differentially influenced by the St and NSt loci: St permits Tam3 transposition in cotyledons and hypocotyls, whereas NSt suppresses it in these organs. The effects of these host genes on Tam3 activity at the molecular level were examined. It was found that neither of these genes inhibits the transcription of the Tam3 transposase gene nor its translation, and that the Tam3 transposase has the potential to catalyze transposition in the St and NSt lines. The differences between the effects of St and NSt imply that they regulate Tam3 activity independently. Our molecular data indicate that their influence on Tam3 transposition seems to be nonepigenetic; possible mechanisms for their activity are discussed.
• Rice transposable elements are characterized by various methylation environments in the genome.

  Miwako Takata, Akihiro Kiyohara, Atsuko Takasu, Yuji Kishima, Hisako Ohtsubo, Yoshio Sano

  BMC genomics 8 469 - 469 2007年12月20日 [査読有り][通常論文]
   

  BACKGROUND: Recent studies using high-throughput methods have revealed that transposable elements (TEs) are a comprehensive target for DNA methylation. However, the relationship between TEs and their genomic environment regarding methylation still remains unclear. The rice genome contains representatives of all known TE families with different characteristics of chromosomal distribution, structure, transposition, size, and copy number. Here we studied the DNA methylation state around 12 TEs in nine genomic DNAs from cultivated rice strains and their closely related wild strains. RESULTS: We employed a transposon display (TD) method to analyze the methylation environments in the genomes. The 12 TE families, consisting of four class I elements, seven class II elements, and one element of a different class, were differentially distributed in the rice chromosomes: some elements were concentrated in the centromeric or pericentromeric regions, but others were located in euchromatic regions. The TD analyses revealed that the TE families were embedded in flanking sequences with different methylation degrees. Each TE had flanking sequences with similar degrees of methylation among the nine rice strains. The class I elements tended to be present in highly methylated regions, while those of the class II elements showed widely varying degrees of methylation. In some TE families, the degrees of methylation were markedly lower than the average methylation state of the genome. In two families, dramatic changes of the methylation state occurred depending on the distance from the TE. CONCLUSION: Our results demonstrate that the TE families in the rice genomes can be characterized by the methylation states of their surroundings. The copy number and degree of conservation of the TE family are not likely to be correlated with the degree of methylation. We discuss possible relationships between the methylation state of TEs and their surroundings. This is the first report demonstrating that TEs in the genome are associated with a particular methylation environment that is a feature of a given TE.
• Genetic variations in rice in vitro cultures at the EPSPs-RPS20 region

  Yuji Noro, Toshiyuki Takano-Shimizu, Kunihiko Syono, Yuji Kishima, Yoshio Sano

  THEORETICAL AND APPLIED GENETICS 114 4 705 - 711 2007年02月 [査読有り][通常論文]
   

  In vitro cultures of plant cells have often been utilized to generate genetic variations, which are designated somaclonal variations. Little is known about the major genetic alterations in the cultured cells and the nature of these genetic changes. Here, we examined different lines of rice Oc cells that have been cultured for more than 20 years on agar media or in liquid media. We surveyed 35 clones obtained from PCR amplification of the 3-kb EPSPs-RPS20 region. The sequence divergence among the Oc cells was even greater than that between Japonica and Indica rice cultivars. The divergent sequences appeared to be maintained as multiple copies in a single cell. Surprisingly, the nucleotide substitutions in the Oc cells were characterized by an extremely high frequency of transition mutations of A/T-to-G/C, a feature which is similar to that of the mutations caused by chemical mutagens such as 5-bromouracil and 2-aminopurine. Although no replacements in the exons of this region were observed among the AA-genome Oryza species, our results revealed that the nucleotide substitutions of the cultured cell lines occurred more frequently at replacement sites in the exons than at synonymous sites. These distinct mutation biases found in rice in vitro cultures might contribute importantly to somaclonal variations.
• The temperature-dependent change in methylation of the Antirrhinum transposon Tam3 is controlled by the activity of its transposase

  SN Hashida, T Uchiyama, C Martin, Y Kishima, Y Sano, T Mikami

  PLANT CELL 18 1 104 - 118 2006年01月 [査読有り][通常論文]
   

  The Antirrhinum majus transposon Tam3 undergoes low temperature-dependent transposition (LTDT). Growth at 15 degrees C permits transposition, whereas growth at 25 degrees C strongly suppresses it. The degree of Tam3 DNA methylation is altered somatically and positively correlated with growth temperature, an exceptional epigenetic system in plants. Using a Tam3-inactive line, we show that methylation change depends on Tam3 activity. Random binding site selection analysis and electrophoretic mobility shift assays revealed that the Tam3 transposase (TPase) binds to the major repeat in the subterminal regions of Tam3, the site showing the biggest temperature-dependent change in methylation state. Methylcytosines in the motif impair the binding ability of the TPase. Proteins in a nuclear extract from plants grown at 15 degrees C but not 25 degrees C bind to this motif in Tam3. The decrease in Tam3 DNA methylation at low temperature also requires cell division. Thus, TPase binding to Tam3 occurs only during growth at low temperature and immediately after DNA replication, resulting in a Tam3-specific decrease in methylation of transposon DNA. Consequently, the Tam3 methylation level in LTDT is regulated by Tam3 activity, which is dependent on the ability of its TPase to bind DNA and affected by growth temperature. Thus, the methylation/demethylation of Tam3 is the consequence, not the cause, of LTDT.
• イネ及び近縁種における転移因子間のメチル化頻度の比較

  清原 彰浩, 高田 美和子, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 46 67 - 68 日本作物学会 2005年12月
• DNA methylation is not necessary for the inactivation of the Tam3 transposon at non-permissive temperature in Antirrhinum

  S Hashida, Y Kishima, T Mikami

  JOURNAL OF PLANT PHYSIOLOGY 162 11 1292 - 1296 2005年11月 [査読有り][通常論文]
   

  It has been proposed that DNA methylation plays an important role in the inactivation of transposons. This view stems from a comparison of the degree of methylation of transposons in the active and inactive state. However, direct evidence for the degree of methylation required for the suppression of transposition has not been reported. Transposon Tam3 in Antirrhinum majus undergoes somatic reversal of its transposition activity, which is tightly controlled by temperature: low temperature around 15 degrees C permits transposition, high temperatures around 25 degrees C strongly inhibits it. Our previous study had shown that the methytation state of the Tam3 end regions is negatively correlated with the Tam3 transposition frequency. The results of the present study reveal that the inactive state of Tam3 copies at high temperature is unlikely to be directly coupled to the methytation state. Treatment with methylation inhibitors (5-azacytidine or 5-azacytidine+ethionine) does not affect Tam3 excision frequency in calli derived from Antirrhinum hypocotyls. The results suggest that methylation is not essential for the suppression of Tam3 transposition at high temperature, but rather that some other mechanism(s) involved in the control of Tam3 transposition may be obscured by methytation. (C) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.
• DNA methylation polymorphisms in rice and wild rice strains: Detection of epigenetic markers

  M Takata, Y Kishima, Y Sano

  BREEDING SCIENCE 55 1 57 - 63 2005年03月 [査読有り][通常論文]
   

  In plants, phenotypic variations have generally been found to be caused by genetic changes. However, it has recently been shown that phenotypic variations can also be potentially caused by epigenetic changes due to aberrant methylation states. To survey polymorphisms in methylation states in the genomic segments from nine strains of Oryza sativa and O. rufipogon, we employed the methylation-sensitive amplified polymorphism (MSAP) method based on AFLP analysis using isoschizomers differing in their methylation sensitivity, HpaII and MspI. In addition to MSAP analysis, we applied the MITE-transposon-display method to detect methylation-sensitive MITE-flanking polymorphisms (MSMPs) for surveying the methylation state of the genomes. The frequency of occurrence of the methylated fragments detected by these analyses varied depending on the three primers targeting two different MITE sequences for MSMP and EcoRI sites for MSAP. This suggests that MITEs are associated with the methylation state in their proximal regions. Comparison of the fragment patterns between any two of the nine strains revealed polymorphisms of the methylation state referred to as epigenetic markers (epi-markers). A phylogenetic tree based on epi-markers within non-polymorphic fragments was analogous to that based on genetic markers. On the other hand, the proportion of epi-markers in the total number of fragments was constant at 2-3% in all the combinations of two strains. Our results enabled us to predict that the epi-markers are potentially linked to phenotypic variations, and that this possibility is more likely to occur between closely related strains.
• Evidence for an evolutionary force that prevents epigenetic silencing between tail-to-tail rice genes with a short spacer

  S Kobayashi, Y Noro, H Nagano, KT Yoshida, T Takano-Shimizu, Y Kishima, Y Sano

  GENE 346 231 - 240 2005年02月 [査読有り][通常論文]
   

  During the course of evolution, the genome should have toned down various types of genomic noise, such as those that cause the unstable expression or gene silencing observed in transgenic organisms. We found a rice genomic segment where two genes, encoding 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPs) and ribosomal protein small subunit 20 (rps20), are located in a tail-to-tail orientation and separated by only 300 by of spacer. It is possible that this kind of structure would give rise to unstable expression due to antisense RNA derived from the neighboring gene. We examined this possibility using Northern blot, reverse transcription-polymerise chain reaction (RT-PCR), and 3' RACE analyses, but obtained no evidence for instability or antisense RNAs of these housekeeping genes. Comparison of the sequences in the corresponding regions among related rice species revealed a lower level of genetic divergence of both the 3'-untranslated region (3'-UTRs) than of the other noncoding regions; in particular both of the boundaries between the 3'-UTRs and the spacer were markedly conserved. The conservation of both the terminal regions is most likely the result of purifying selection, implying a functional role for the strict termination of the transcription of these genes to prevent gene-silencing-related events. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.
• Genomics of rice: Markers as a tool for breeding

  Y. Kishima, K. Onishi, Y. Sano

  Biotechnology in Agriculture and Forestry 55 245 - 254 2005年 [査読有り][通常論文]
  
• イネ系統間におけるDNAメチル化の比較解析とマッピング

  籠田 あゆ美, 高田 美和子, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 45 29 - 30 日本作物学会 2004年12月
• Reconstruction of putative DNA virus from endogenous rice tungro bacilliform virus-like sequences in the rice genome: implications for integration and evolution

  M Kunii, M Kanda, H Nagano, Uyeda, I, Y Kishima, Y Sano

  BMC GENOMICS 5 80  2004年10月 [査読有り][通常論文]
   

  Background: Plant genomes contain various kinds of repetitive sequences such as transposable elements, microsatellites, tandem repeats and virus-like sequences. Most of them, with the exception of virus-like sequences, do not allow us to trace their origins nor to follow the process of their integration into the host genome. Recent discoveries of virus-like sequences in plant genomes led us to set the objective of elucidating the origin of the repetitive sequences. Endogenous rice tungro bacilliform virus ( RTBV)-like sequences ( ERTBVs) have been found throughout the rice genome. Here, we reconstructed putative virus structures from RTBV-like sequences in the rice genome and characterized to understand evolutionary implication, integration manner and involvements of endogenous virus segments in the corresponding disease response. Results: We have collected ERTBVs from the rice genomes. They contain rearranged structures and no intact ORFs. The identified ERTBV segments were shown to be phylogenetically divided into three clusters. For each phylogenetic cluster, we were able to make a consensus alignment for a circular virus-like structure carrying two complete ORFs. Comparisons of DNA and amino acid sequences suggested the closely relationship between ERTBV and RTBV. The Oryza AA-genome species vary in the ERTBV copy number. The species carrying low-copy-number of ERTBV segments have been reported to be extremely susceptible to RTBV. The DNA methylation state of the ERTBV sequences was correlated with their copy number in the genome. Conclusions: These ERTBV segments are unlikely to have functional potential as a virus. However, these sequences facilitate to establish putative virus that provided information underlying virus integration and evolutionary relationship with existing virus. Comparison of ERTBV among the Oryza AA-genome species allowed us to speculate a possible role of endogenous virus segments against its related disease.
• イネゲノムに見出されたRice Tungro Bacilliform virus様配列(ERTBV)

  神田 正典, 國井 基行, 長野 宏則, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 44 11 - 12 日本作物学会 2003年12月
• キンギョソウ斑入り出現パターンに基づいたトランスポゾン転移機構の解析

  村上 賢悟, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 44 29 - 30 日本作物学会 2003年12月
• アジアイネとアフリカイネの種間雑種不稔遺伝子S1の解析

  堀米 綾子, 西本 大祐, 小出 陽平, 大西 一光, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 44 3 - 4 日本作物学会 2003年12月
• Temperature shift coordinately changes the activity and the methylation state of transposon Tam3 in Antirrhinum majus

  S Hashida, K Kitamura, T Mikami, Y Kishima

  PLANT PHYSIOLOGY 132 3 1207 - 1216 2003年07月 [査読有り][通常論文]
   

  The transposition frequency of Tam3 in Antirrhinum majus, unlike that of most other cut-and-paste-type transposons, is tightly controlled by temperature: Tam3 transposes rarely at 25degreesC, but much more frequently at 15degreesC. Here, we studied the mechanism of the low-temperature-dependent transposition (LTDT) of Tam3. Our results strongly suggest that LTDT is not likely to be due to either transcriptional regulation or posttranscriptional regulation of the Tam3 TPase gene. We found that temperature shift induced a remarkable change of the methylation state unique to Tam3 sequences in the genome: Higher temperature resulted in hypermethylation, whereas lower temperature resulted in reduced methylation. The methylation state was reversible within a single generation in response to a temperature shift. Although our data demonstrate a close link between LTDT and the methylation of Tam3, they also suggest that secondary factor(s) other than DNA methylation is involved in repression of Tam3 transposition.
• MITE-transposon display efficiently detects polymorphisms among the Oryza AA-genome species

  K Takagi, H Nagano, Y Kishima, Y Sano

  BREEDING SCIENCE 53 2 125 - 132 2003年06月 [査読有り][通常論文]
   

  Miniature inverted repeat transposable elements (MITEs) are a major component of interspersed repetitive sequences in the rice genome. These elements serve as excellent tools for fine genomic analysis throughout the genome. Using the rice genome database, we evaluated MITEs present in a 200-kb region surrounding the rice waxy locus and selected four MITE subfamilies for MITE-transposon display (MITE-TD) analyses. MITE-TD, which is an AFLP-related technique based on MITE sequences, was applied to detect polymorphisms among the AA-genome Oryza species using the four selected MITEs. The MITE-TD used here enabled the most efficient detection of polymorphisms of all the molecular marker techniques applied to date in the Oryza species. Of the four MITEs, Mashu, a new MITE family, was found to be the best system for detecting the polymorphisms, with a detection frequency 3-1.5 times higher than that of the other three MITEs. The MITE-TDs also revealed information about genetic variations within the AA-genome species, and the complexity of the genetic relationships between O. sativa and O. rufipogon.
• Differentiation of iransposon-inducible variegation pattern in crossed lines of snapdragon

  Y Kishima, Y Itoh, Y Noro, Y Sano

  PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CLASSICAL VERSUS MOLECULAR BREEDING OF ORNAMENTALS 612 612 67 - 71 2003年 [査読有り][招待有り]
   

  Two lines of snapdragon, HAM2 and HAM5, have an identical allele, nivea(recurrens:Tam3), that causes flower variegation due to excision of transposon Tam3. The Tam3 copy is inserted 64 bp upstream of the transcription start site. Despite of the same allele, HAM2 gives a light crimson in the petal background, while HAM5 shows white petals. We crossed each of the two lines with 8 lines of snapdragon carrying different genetic backgrounds. In the F2 progenies of each of the crossed lines, we selected plants that showed novel variegation patterns. After successive selfing for five generations, we produced 38 stable lines possessing novel variegation features in the petals. The characteristics of these lines were observed in the number of the spot, the spot colour, the localization of the spot and the form of the variegation. These petal phenotypes clearly differed from those of HAM2 and HAM5. The facts suggest that transposition of the element at nivea(recurrens:Tam3) are differentially controlled by the host genetic factor(s), and modification of the variegation pattern is potentially feasible.
• RILsを利用した野生イネ適応形質に関する第7染色体の遺伝解析

  堀内 優貴, 石郷岡 典子, 高木 恭子, 大西 一光, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 43 15 - 16 日本作物学会 2002年11月
• キンギョソウnivea座に生じる構造変化の配偶子特異的伝達

  坪田 あすか, 野呂 祐司, 戸崎 富哉, 三上 哲夫, 佐野 芳雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 43 1 - 2 日本作物学会 2002年11月
• Characterization of the repetitive sequences in a 200-kb region around the rice waxy locus: diversity of transposable elements and presence of veiled repetitive sequences

  H Nagano, M Kunii, T Azuma, Y Kishima, Y Sano

  GENES & GENETIC SYSTEMS 77 2 69 - 79 2002年04月 [査読有り][通常論文]
   

  Repetitive genomic sequences might have various structural features and properties distinct from those of the known transposable elements (TE). Here, the content and properties of the repetitive sequences present in a 200-kb region around the rice waxy locus were analyzed using the available rice genomic database. In our previous Southern blotting analysis, 70% of the segments in this region showed smeared patterns, but according to the present database analysis, the proportion of repetitive sequences in this region was only 15%. The repetitive segments in this 200-kb region comprised 75 repetitive sequences that we classified into 46 subfamilies: 21 subfamilies were known TEs or repetitive sequences and 25 subfamilies consisted of newly identified TEs or novel types of repetitive sequences. The region contains no long terminal repeat (LTR) retrotransposable elements, but miniature inverted repeat transposable elements (MITEs) constituted a major class among the elements identified. These MITEs showed remarkable structural divergence: 12 elements were found to be new members of known MITE superfamilies, while five elements had novel terminal structures, and did not belong to any known TE families. Interestingly, about 10% of the repetitive sequences, including virus-like sequences did not have any of the usual characteristics of TEs, suggesting that a certain proportion of repetitive sequences that might not share the transpositional mechanisms of known elements are dispersed in the compact rice genome.
• イネEPSPs-rps20領域で検出された培養変異の分子遺伝学的研究

  野呂 祐司, 小林 聡, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 42 11 - 12 日本作物学会 2001年12月
• イネ雑種不稔に関する多様な遺伝子作用の再確認

  西本 大祐, 大西 一光, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 42 13 - 14 日本作物学会 2001年12月
• 植物トランスポゾンの転移機構に関する分子育種学的研究

  貴島 祐治

  育種学研究 3 3 169 - 175 日本育種学会 2001年
• Position effect of the excision frequency of the Antirrhinum transposon Tam3: implications for the degree of position-dependent methylation in the ends of the element

  K Kitamura, S Hashida, T Mikami, Y Kishima

  PLANT MOLECULAR BIOLOGY 47 4 475 - 490 2001年 [査読有り][通常論文]
   

  We identified eight independent Tam3 copies residing in the same Antirrhinum majus genome. All the copies showed excision at 15 degreesC, but not at 25 degreesC. Under conditions promoting excision, each copy appeared to transpose in the leaves and flower lobes with a nearly constant frequency, whereas individual transposition abilities varied widely: the most active copy had an excision frequency more than 100-fold greater than that of the least active one. Despite the different transposition abilities, the structures of the eight Tam3 copies were almost identical. These results made it clear that the transpositional ability of Tam3 is regulated by chromosomal position, but they do not imply position-dependent transposase activity. The position effect of the Tam3 transposition was found to be correlated to the methylation state of the copy's end regions: DNA methylation in the Tam3 end regions tended to suppress the excision activity, and the degree of methylation was dependent on the chromosomal position. Our results also provide evidence of de novo methylation provoked by transposition of the endogenous element. We propose a mechanism of transpositional regulation of plant transposons that responds to the degree of methylation as determined by chromosomal position.
• Waxy座近傍の300kb領域の反復配列の構造とその特徴

  國井 基行, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 41 17 - 18 日本作物学会 2000年12月
• Structural differences in the vicinity of the waxy locus among the Oryza species with the AA-genome: identification of variable regions

  H Nagano, S Kawasaki, Y Kishima, Y Sano

  THEORETICAL AND APPLIED GENETICS 100 3-4 376 - 383 2000年02月 [査読有り][通常論文]
   

  We constructed a fine physical map for a 260-kb rice BAC contig surrounding the waxy locus. In order to identify variable regions within this 260-kb as to the restriction fragments length polymorphisms and copy numbers, sixty overlapping fragments derived from the 260-kb contig were used as probes to compare their corresponding structures among the Oryza species with AA-genome. According to the hybridization patterns, each fragment was classified into four types: true single copy (class 1), single copy with a smear background (class 2), multiple copy without a smear background (class 3), and only a smear background (class 4), Out of 16 single copy (class 1 and class 2) regions obtained in this map, the one site corresponding to wx gave rise to remarkable polymorphisms among AA-genome species in Oryza. In most of the fragments observed as repetitive segments (class 4), we could not find obvious differences in the hybridization pattern. However, interesting Iv, one site sorted into class-3 showed copy numbers varying among the lines. The lines belonging to O. sativa O. rufipogon, O. meridionalis, and O. longistaminata possessed high-copy numbers of this fragment, whereas only a few bands were detected in the lines from O. glaberrima, O. barthii, and O. glumaepatula. The two variable regions found within the AA-genome species represented genomic dynamisms.
• DNA sequences homologous to rice tungro bacilliform virus (RTBV) present in the rice genome.

  Nagano H, Oka A, Kishima Y, Sano Y

  Rice Genetic Newsletter 17 103 - 105 2000年 [査読有り][通常論文]
  
• イネ属種間におけるepsps-rps40スペーサー領域の構造比較

  小林 聡, 佐藤 天造, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 40 11 - 12 日本作物学会 1999年12月
• Resistance to gap repair of the transposon Tam3 in Antirrhinum majus: A role of the end regions

  S Yamashita, T Takano-Shimizu, K Kitamura, T Mikami, Y Kishima

  GENETICS 153 4 1899 - 1908 1999年12月 [査読有り][通常論文]
   

  The extremely homogeneous organization of the transposon family Tam3 in Antirrhinum majus is in sharp contrast to the heterogeneity of the copies constituting many other transposon families. To address the issue of the Tam3 structural uniformity, we examined two possibilities: (1) recent invasion of Tam3 and (2) failure of gap repair, which is involved in conversion from autonomous forms to defective forms. The phylogenetic analysis of 17 Tam3 copies suggested that the invasion of Tam3 into the Antirrhinum genome occurred at least 5 mya, which is sufficiently long ago to have produced many aberrant copies by gap repair. Thus, we investigated gap repair events at the nivea(recurrens:Tam3) (niv(rec)::Tam3) allele, where Tam3 is actively excised. We show here that the gap repair of de novo somatic Tam3 excision was arrested immediately after initiation of the process. All of the identified gap repair products were short stretches, no longer than 150 bp from the ends. The Tam3 ends have hairpin structures with low free energies. We observed that the gap repair halted within the hairpin structure regions. Such small gap repair products appear to be distributed in the Antirrhinum genome, but:are unlikely to be active. Our data strongly suggest that the structural homogeneity of Tam3 was caused by immunity to gap repair at the hairpins in both of the end regions. The frequency of extensive gap repair of de novo excision products in eukaryotic transposons was found to be correlated with the free energies of the secondary structures in the end regions. This fact suggests that the fates of transposon families might depend on the structures of their ends.
• Genomic organization of the 260 kb surrounding the waxy locus in a Japonica rice

  H Nagano, LH Wu, S Kawasaki, Y Kishima, Y Sano

  GENOME 42 6 1121 - 1126 1999年12月 [査読有り][通常論文]
   

  The present study was carried out to characterize the molecular organization in the vicinity of the waxy locus in rice. To determine the structural organization of the region surrounding waxy, contiguous clones covering a total of 260 kb were constructed using a bacterial artificial chromosome (BAC) library from the Shimokita variety of Japonica rice. This map also contains 200 overlapping subclones, which allowed construction of a fine physical map with a total of 64 HindIII sites. During the course of constructing the map, we noticed the presence of some repeated regions which might be related to transposable elements. We divided the 260-kb region into 60 segments (average size of 5.7 kb) to use as probes to determine their genomic organization. Hybridization patterns obtained by probing with these segments were classified into four types: class 1, a single or a few bands without a smeared background; class 2, a single or a few bands with a smeared background; class 3, multiple discrete bands without a smeared background; and class 4, only a smeared background. These classes constituted 6.5%, 20.9%, 3.7%, and 68.9% of the 260-kb region, respectively. The distribution of each class revealed that repetitive sequences are a major component in this region, as expected, and that unique sequence regions were mostly no longer than 6 kb due to interruption by repetitive sequences. We discuss how the map constructed here might be a powerful tool for characterization and comparison of the genome structures and the genes around the waxy locus in the Oryza species.
• Structural conservation of the transposon Tam3 family in Antirrhinum majus and estimation of the number of copies able to transpose

  Y Kishima, S Yamashita, C Martin, T Mikami

  PLANT MOLECULAR BIOLOGY 39 2 299 - 308 1999年01月 [査読有り][通常論文]
   

  We have investigated the organization of the transposon Tam3 family in Antirrhinum majus. Genomic hybridization experiments and characterization of 40 independent Tam3 clones isolated from an A. majus plant revealed that the Tam3 family is quite conserved and the copy sizes are uniform. We did not find any copy with a deleted internal sequence, unlike what is usually observed in other transposons; This exceptionally conserved structure of the Tam3 family was confirmed by PCR and sequencing analyses. Sequencing analysis identified eight copies with sequences completely identical to that of the Tam3 transposase gene. These results suggested that a considerable number of autonomous Tam3 copies are present in the genome of A. majus. Among 24 copies which are surrounded by single copy regions of the genome, 14 copies are present as specific insertions in the line which we used, but absent in other lines. These copies are therefore predicted to be movable. If this ratio is the same for all Tam3 copies in a genome, then a maximum of 60% of the copies are estimated to be movable in the genome. The relatively high frequency of gene tagged by Tam3 might reflect the large number of movable copies in the genome.
• Rice EPSP synthase gene resides 45-kb downstream of the Waxy gene.

  Sato T, Wu L.-H, Nagano H, Kishima Y, Sano Y

  Rice Genetics Newsletter 16 108 - 110 1999年 [査読有り][通常論文]
  
• イネにおけるEPSP合成酵素遺伝子及びrps40遺伝子の構造とそのスペーサー領域の比較

  佐藤 天造, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 39 3 - 4 日本作物学会 1998年12月
• Tam3 in Antirrhinum majus is exceptional transposon in resistant to alteration by abortive gap repair: identification of nested transposons

  S Yamashita, T Mikami, Y Kishima

  MOLECULAR AND GENERAL GENETICS 259 5 468 - 474 1998年09月 [査読有り][通常論文]
   

  Most transposon families consist of heterogeneous copies with varying sizes. In contrast, the Tam3 copies in Antirrhinum majus are known to have exceptionally conserved structures of uniform size. Gap repair has been reported to be involved in the structural alteration of copies from several transposon families. In this study, we have asked whether or not gap repair has affected Tam3 copies. Five Tam3 copies carrying aberrant sequences were selected from 40 independent Tam3 clones and their sequences were analyzed. Two of the five copies contain insertions in the Tam3 sequence. These two insertions, designated Tam356 and Tam661, are typical transposon-like sequences, which have terminal inverted repeats and cause target site duplication. These nested transposons were obviously associated with transpositional events, and did not originate from the gap-repair process. The remaining three copies had lost large parts of the Tam3 sequence. We could not find any relationship between the deletions of Tam3 sequence in the three copies and gap repair. PCR analysis of a Tam3 excision site in the nivea(recurrence:Tam3) mutant also showed that most of the repair events after the Tam3 excision involved end-joining. In addition to the results obtained here, among the other clones isolated, we could not find any of the internally deleted copies that comprise a major part of other transposon families. All of these data suggest that some feature of the Tam3 structure suppresses the structural alterations that are otherwise generated during the gap repair process.
• Plant regeneration via somatic embryogenesis after somatic hybridization between Lycopersicon esculentum and L. peruvianum

  Chen L, Kinoshita T, Kishima Y, Akashi R, Adachi T

  SABRAO Journal of Breeding & Genetics 30 25 - 34 1998年 [査読有り][通常論文]
  
• Organization of the 260 kb region in the vicinity of the waxy locus of rice.

  Nagano H, Kawasaki S, Kishima Y, Sano Y

  Rice Genetics Newsletter 15 167 - 168 1998年 [査読有り][通常論文]
  
• Immobilized copies with a nearly intact structure of the transposon Tam3 in Antirrhinum majus: implications for the cis-element related to the transposition

  Y Kishima, S Yamashita, T Mikami

  THEORETICAL AND APPLIED GENETICS 95 8 1246 - 1251 1997年12月 [査読有り][通常論文]
   

  In this study we have focused on two copies of the transposon Tam3 isolated from an Antirrhinum majus plant which has flower variegation due to the excision of Tam3 from the nivea locus. These two copies possess a high homology, over 95%, to an active Tam3 element found in the niven(recurrence:Tam3) allele. Although somatic excision of the Tam3 copy from the nivea locus can be detected at 15 degrees C by Southern blotting, neither of the two copies showed any sign of the excision. Both of the immobilized copies were also found in five varieties from different A. majus sources, all of which contain common fragments. The results suggest that the two copies have been fixed in the genomes of many A. majus varieties. Structural differences between these immobilized copies and the known active copy were mainly observed in the subterminal regions, including the terminal inverted repeats. The immobility of the two Tam3 copies might be due to mutations within the end regions of essential cis-elements in Tam3 transposition, as reported for Ac and En/Spm.
• Expansion of the IR in the chloroplast genomes of buckwheat species is due to incorporation of an SSC sequence that could be mediated by an inversion

  J Aii, Y Kishima, T Mikami, T Adachi

  CURRENT GENETICS 31 3 276 - 279 1997年03月 [査読有り][通常論文]
   

  The chloroplast genomes in buckwheat species contain large inverted repeats which are at least 4 kbp longer than the majority of those in land plants. The length of the buckwheat inverted repeats was attributable to an additional region located adjacent to the borders of the small single-copy region. We have cloned and sequenced a 5.2-kbp SmaI fragment corresponding to this extra region in the inverted repeats. A homology search revealed that the sequence of the SmaI fragment is highly homologous to one side of the small single-copy region of the inverted repeats in dicot chloroplast DNAs such as tobacco and beechdrops. Interestingly, a 3.7-kbp segment in the middle of the SmaI fragment is inserted in the opposite orientation relative to those of the other dicot species, and 17-bp direct repeats are found located at both the ends of the additional region. These results suggest that expansion of the inverted repeats in buckwheat chloroplast DNA might have been associated with an inversion.
• Identification of the DNA fragments located in the vicinity of waxy locus responsible for gamate eliminatator.

  Wu L.-H, Nagano H, Kawasaki S, Kishima Y, Sano Y

  Rice Genetics Newsletter 14 123 - 124 1997年 [査読有り][通常論文]
  
• Construction of a 300-kb BAC conting containing waxy locus in Japonica rice.

  Nagano H, Wu L.-H, Kawasaki S, Kishima Y, Sano Y

  Rice Genetics Newsletter 14 121 - 123 1997年 [査読有り][通常論文]
  
• イネ・モチ遺伝子座の分子遺伝

  呉 麗華, 長野 宏則, 三上 一保, 川崎 信二, 貴島 祐治, 佐野 芳雄

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 37 14 - 15 日本作物学会 1996年12月
• キンギョソウトランスポゾンTam3ファミリーの単離と特徴化

  山下 志功, 貴島 祐治, 三上 哲夫

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 37 108 - 109 日本作物学会 1996年12月
• キンギョソウ・トランスポゾンTam3の転移抑制遺伝子、Stabilizerのトランスポゾンタギング

  貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 36 80 - 81 日本作物学会 1995年12月
• Evidence that blue light induces betalain pigmentation in Portulaca callas

  Y Kishima, A Shimaya, T Adachi

  PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE 43 1 67 - 70 1995年10月 [査読有り][通常論文]
   

  The wavelength range that activates betalain pigmentation has been studied following selection of light inducible betalain producing callus lines originating from Portulaca sp. 'Jewel' seedlings. Light sources with different wavelengths were used to irradiate the callus, resulting in blue light being effective in inducing betalain pigmentation. In addition, when UV light was combined with blue light, some calluses from this cell line showed high production of the pigment. This is a first report that betalain pigmentation in callus was induced by blue and blue/UV lights.
• PHYSICAL MAPPING OF DIFFERENCES BETWEEN THE CHLOROPLAST DNAS OF BETA-VULGARIS AND B-WEBBIANA

  Y KISHIMA, Y YANAI, T KINOSHITA, T MIKAMI

  PLANT BREEDING 114 4 361 - 362 1995年08月 [査読有り][通常論文]
   

  A physical map of Beta webbiana (a wild species of the section Procumbentes) chloroplast genome was constructed by localizing the cleavage sites of SmaI, PstI, PvuII, XhoI, and HindIII, and the map was then aligned with the map of sugarbeet (B. vulgaris) chloroplast DNA. This alignment shows 27 restriction-site changes and 11 insertions/deletions, most of which occur in the large single-copy region of the genome. A 0.7-kb long mutation,located within an unidentified open reading frame (ORF2280) in the inverted repeat, was also found.
• CHLOROPLAST DNA ANALYSIS IN BUCKWHEAT SPECIES - PHYLOGENETIC-RELATIONSHIPS, ORIGIN OF THE REPRODUCTIVE SYSTEMS AND EXTENDED INVERTED REPEATS

  Y KISHIMA, K OGURA, K MIZUKAMI, T MIKAMI, T ADACHI

  PLANT SCIENCE 108 2 173 - 179 1995年06月 [査読有り][通常論文]
   

  We have constructed physical maps for the chloroplast genomes of buckwheat (Fagopyrum esculentum) and related species (F. tataricum and F. cymosum) by using six restriction enzymes. The genome sizes were found to be identical with approximately 155.5 kb. A comparison of physical maps revealed 11 altered restriction sites out of 259 analyzed. Phylogenetically, the chloroplast DNA of F. esculentum has been found to be quite distant from those of F. tataricum and F. cymosum. These results also suggest that the allogamous mode could be the ancestral reproductive system for Fagopyrum, whose present-day species display three different mechanisms of reproduction: allogamous, autogamous and vegetative, because both the distantly related species, F. esculentum and F. cymosum, maintain self-incompatibility due to heterostyly. We also observed that the unique 5.05-kb Sma-8 fragments, which extend the inverted repeats in buckwheat species, exhibit little homology with tobacco chloroplast DNA clones.
• Protoplast fusion in buckwheat: preliminary results on somatic hybridization.

  Lachmann S, Kishima Y, Adachi T

  Fagopyrum 14 7 - 12 1994年 [査読有り][通常論文]
  
• COMPARATIVE-ANALYSIS OF PETAL PROTEINS IN RED AND WHITE LINES FROM NEAR-ISOGENIC PORTULACA SP JEWEL PLANTS

  Y KISHIMA, C HATADE, M SUIKO, T ADACHI

  EUPHYTICA 61 1 67 - 71 1992年04月 [査読有り][通常論文]
   

  A couple of near-isogenic lines, JR and JW from Portulaca sp. 'Jewel' has red and white petals respectively. The difference in petal color in the two lines is caused by an alteration of single genetic locus which is involved in the biosynthesis of betalain pigmentation. In order to detect this genetic difference at the polypeptide level, we have now attempted the comparative analysis of petal proteins between JR and JW. The protein profiles of SDS-polyacrylamid gel electrophoresis from three different stages of the developing petals, and the autoradiographic protein profiles of in vivo labeled petals showed that a 27 KD fragment strongly appeared as a characteristic of JR petal fraction. Thus, this fragment can be considered as a candidate for certain polypeptides which is associated with the betalain synthesis pathway functioning in the pigmented petals.
• LIGHT-INDUCIBLE PIGMENTATION IN PORTULACA CALLUS - SELECTION OF A HIGH BETALAIN PRODUCING CELL-LINE

  Y KISHIMA, K NOZAKI, R AKASHI, T ADACHI

  PLANT CELL REPORTS 10 6-7 304 - 307 1991年09月 [査読有り][通常論文]
   

  We have established a unique betalain pigmentation system in callus cultures that originated from seedlings of Portulaca sp. 'Jewel'. Within three different 'Jewel' lines examined, one line (JR) was clearly superior with regard to callus growth rate and pigment formation. Furthermore, after ten cycles of selection of deeply colored callus patches, the selected clones contained on an average four times the amount of betalain as compared to the non-selected mother line. The colorization was induced by light, but disappeared in the dark. Pigment synthesis was detectable within 30 h after irradiation and showed positive correlation with irradiation periods.
• BETALAIN PIGMENTATION IN PETAL OF PORTULACA IS PRECEDED BY A DRAMATIC TYROSINE ACCUMULATION

  Y KISHIMA, M SUIKO, T ADACHI

  JOURNAL OF PLANT PHYSIOLOGY 137 4 505 - 506 1991年02月 [査読有り][通常論文]
   

  To study the turnover of two betalain precursors in magenta petals of Portulaca sp. Jewel, we measured the concentrations of tyrosine and DOPA at distinct developmental stages during flower maturation. A striking increase in tyrosine at least 200 times that in leaves and stems was observed to precede betalain synthesis and petal colorization. The concentration of tyrosine diminished rapidly and synchronously with pigment appearance. The concentration of DOPA, on the other hand, did not follow the same kinetics of accumulation and metabolism as tyrosine and betalain but remained relatively steady at a moderate concentration. Our data indicate an important role of tyrosine as a betalain precursor.
• Isolation and macro molecular analysis of chloroplast DNA in common buckwheat.

  Kishima Y, Yabuya T, Adachi T

  Fagopyrum 10 65 - 68 1989年 [査読有り][通常論文]
  
• Portulaca属植物における異花色系統間に見出された花弁タンパク質の差異

  貴島 祐治, 水光 正仁, 足立 泰二

  育種學雜誌 38 2 400 - 401 日本育種学会 1988年 [査読無し][通常論文]
  
• Beta属における葉緑体ゲノムの多型性とその機構解析

  三上 哲夫, 貴島 祐治, 木下 俊郎

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 27 44 - 44 日本作物学会 1987年02月
• BETA-CHLOROPLAST GENOMES - ANALYSIS OF FRACTION-I PROTEIN AND CHLOROPLAST DNA VARIATION

  Y KISHIMA, T MIKAMI, A HIRAI, M SUGIURA, T KINOSHITA

  THEORETICAL AND APPLIED GENETICS 73 3 330 - 336 1987年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイ葉緑体DNAの制限酵素切断地図の作製

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 26 28 - 28 日本作物学会 1986年02月
• UBIQUITY OF THE GENES FOR COMPONENTS OF A NADH DEHYDROGENASE IN HIGHER-PLANT CHLOROPLAST GENOMES

  BY MENG, T MATSUBAYASHI, T WAKASUGI, K SHINOZAKI, M SUGIURA, A HIRAI, T MIKAMI, Y KISHIMA, T KINOSHITA

  PLANT SCIENCE 47 3 181 - 184 1986年 [査読有り][通常論文]
  
• RESTRICTION FRAGMENT MAP OF SUGAR-BEET (BETA-VULGARIS L) CHLOROPLAST DNA

  Y KISHIMA, T MIKAMI, T HARADA, K SHINOZAKI, M SUGIURA, T KINOSHITA

  PLANT MOLECULAR BIOLOGY 7 3 201 - 205 1986年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイにおける雄性不稔細胞質の異型性に関する分子的基礎

  三上 哲夫, 原田 竹雄, 貴島 祐治

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 25 47 - 47 日本作物学会 1985年02月
• Bata属の葉緑体DNAおよびフラクション1タンパク質における系統分化

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 25 45 - 45 日本作物学会 1985年02月
• ORGANELLE GENOME DIVERSITY IN SUGAR-BEET WITH NORMAL AND DIFFERENT SOURCES OF MALE STERILE CYTOPLASMS

  T MIKAMI, Y KISHIMA, M SUGIURA, T KINOSHITA

  THEORETICAL AND APPLIED GENETICS 71 2 166 - 171 1985年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイおよび近縁種の葉緑体DNAに見出された制限酵素切断パターンの変異(年次講演会要旨)

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎

  日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 24 33 - 33 日本作物学会 1984年01月
• CHLOROPLAST DNA DIVERSITY IN THE CYTOPLASMS OF SUGAR-BEET AND ITS RELATED SPECIES

  T MIKAMI, Y KISHIMA, M SUGIURA, T KINOSHITA

  PLANT SCIENCE LETTERS 36 3 231 - 235 1984年 [査読有り][通常論文]
  

MISC

• 比較ゲノム解析によるO.sativa ssp.japonicaとイネ属AAゲノム種のイントログレッション領域の探索

  小柳香奈子, 神徳雄太, 貴島祐治 育種学研究 26 2024年
• アジアとアフリカの栽培イネからなる4倍体雑種イネのゲノム構成

  古田智敬, 長岐清孝, 柏原壱成, 國吉大地, 北島克哉, 小出陽平, 貴島祐治, 山本敏央 育種学研究 23 2021年
• イネの障害型冷害における葯の異常形態の多様性と花粉不稔との相関

  山森晃一, 小笠原慧, 石黒聖也, 小出陽平, 高牟禮逸郎, 佐藤裕, 貴島祐治 育種学研究 23 2021年
• 4倍体のOryza sativaとO.glaberrimaを交雑した雑種による雑種不稔性の克服

  國吉大地, 石原萌, 小出陽平, 貴島祐治 育種学研究 23 2021年
• A2fusion riceの作出とその特徴化-稔性を有するアジアとアフリカの栽培イネ種間雑種-

  北島克哉, 増田到, 齋藤希, 國吉大地, 金岡義高, 高牟禮逸朗, 高牟禮逸朗, 星野洋一郎, 小出陽平, 貴島祐治 育種学研究 22 2020年
• イネ穂ばらみ期の低温鈍感力を示す遺伝子群のスクリーニング

  山森晃一, 石黒聖也, 小笠原慧, 小出陽平, 藤野介延, 佐藤裕, 貴島祐治 育種学研究 22 2020年
• イネ育種における遺伝的多様性を拡大するための2,3のアプローチ

  山本敏央, 古田智敬, 小川大輔, 米丸淳一, 國吉大地, 貴島祐治 作物研究 65 2020年
• 北海道イネ系統の生長相分画による感光性・感温性の評価

  河野 健太, 坂口 俊太郎, 太田 雄也, 内山 尭, 小出 陽平, 高牟禮 逸朗, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 60 (0) 38 -39 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• 四倍体イネの葯培養を用いた二倍体への還元とその利用法の提案

  島﨑 優樹, 國吉 大地, 増田 到, 金岡 義高, 星野 洋一郎, 小出 陽平, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 60 (0) 34 -35 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• 葯培養によるイネ四倍体作出と飼料イネへの応用

  星 咲良, 島﨑 優樹, 貴島 祐治, 小出 陽平, 星野 洋一郎 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 60 (0) 36 -37 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• キンギョソウトランスポゾンTam3に対して転移抑制効果を示すOld Stabiliser遺伝子の解析

  浅野 雛子, 湯浅 育幹, 小出 陽平, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 60 (0) 76 -77 2019年 [査読有り][通常論文]
  
• Oryza sativaとO.glaberrima種間雑種の葯培養カルスから推定した減数分裂の異常

  國吉大地, 増田到, 島崎優樹, 金岡義高, 星野洋一郎, 小出陽平, 貴島祐治 育種学研究 20 40 2018年09月22日 [査読無し][通常論文]
  
• 出穂期が類似する北海道イネ品種間の交雑から生じた超越分離の遺伝的基礎

  太田雄也, 小出陽平, 内山尭, 坂口俊太郎, 手塚あゆみ, 永野惇, 高牟禮逸朗, 貴島祐治 育種学研究 20 27 2018年03月25日 [査読無し][通常論文]
  
• キンギョソウトランスポゾン転移酵素タンパク質の細胞内局在性制御機構の種分化

  大東 拓朗, 周 華, 湯浅 育幹, 三井 茂友, 小出 陽平, 津釜 大侑, 藤野 介延, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 59 (0) 2 -3 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• 多数のキンギョソウ交雑後代から見た2つのTam3転移抑制遺伝子の機能と構造の比較解析

  湯浅 育幹, 平田 愛, 周 □華, 牧谷 佳世, 大東 拓朗, 三井 茂友, 小出 陽平, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 59 (0) 4 -5 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• イネゲノムに内在する化石ウイルスのコピー数とRTBV感染個体に表れた病徴の関係

  北島 克哉, 宇津 康太郎, 斉藤 希, 小出 陽平, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 59 (0) 12 -13 2018年 [査読無し][通常論文]
  
• アジアイネとアフリカイネを用いた内在性RTBV様(ERTBVL)配列由来siRNAの発現解析

  齋藤希, ENCABO Jaymee, 宇津康太郎, 小出陽平, CHOI Il‐Ryong, 貴島祐治 育種学研究 19 60 2017年10月07日 [査読無し][通常論文]
  
• アフリカイネとアジアイネの雑種四倍体の作出

  増田到, 金岡義高, 國吉大地, 小出陽平, 高牟禮逸朗, 高牟禮逸朗, 近江戸伸子, 星野洋一郎, 貴島祐治 育種学研究 19 126 2017年10月07日 [査読無し][通常論文]
  
• セルソーターを用いたイネ花粉及び小胞子の単粒抽出

  島崎優樹, 増田到, 金岡義高, 貴島祐治, 小出陽平 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報(Web) 58 10‐11(J‐STAGE) 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• イネの遺伝距離を異にした交雑F1の形質とトランスクリプトーム解析

  宇津康太郎, Hu N, 斉藤希, 吉住遥香, 小出陽平, 貴島祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報(Web) 58 12‐13(J‐STAGE) 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• ジャポニカイネ台中65号に見いだされた細胞質雄性不稔性に対する稔性回復因子の特徴づけ

  金岡義高, 山形悦透, Chen S, 菊池駿太, 小出陽平, 安井秀, 吉村淳, 貴島祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報(Web) 58 4‐5(J‐STAGE) 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• イネ系統間の穂ばらみ期低温処理によって生じる葯構造の変化とゲノムワイドな発現変動の比較解析

  山森晃一, 菊池駿太, 石黒聖也, 小笠原慧, 小出陽平, 藤野介延, 佐藤裕, 貴島祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報(Web) 58 8‐9(J‐STAGE) 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• 北海道イネ系統間の超越分離に由来する極早生形質の遺伝解析

  坂口 俊太郎, 内山 尭, 太田 雄也, 手塚 あゆみ, 永野 惇, 小出 陽平, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 58 (0) 14 -15 2017年 [査読無し][通常論文]
  
• Epigenetic-independent regulation of Tam3 in Antirrhinum majus detains transposase to the plasma membrane by targeting its BED-zinc finger domain

  Zhou Hua, Megumi Hirata, Ryo Osawa, Kaien Fujino, Yuji Kishima GENES & GENETIC SYSTEMS 91 (6) 359 -359 2016年12月 [査読無し][通常論文]
  
• The analysis of comprehensive transition motion of transposon Tam3 in Nivea locus of Antirrhinum majus

  Kayo Makiya, Izuru Ebinuma, Masahiro Asano, Taichi Tateo, Tomo Kasahara, Yuya Nakayama, Takako Uchiyama, Yuji Kishima GENES & GENETIC SYSTEMS 91 (6) 359 -359 2016年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Oryza AAゲノム種に散在する化石ウイルスの進化的および機能的役割

  齋藤希, CHEN S, 山田加奈恵, CHOI I, ENCABO J. R, 小出陽平, 貴島祐治 育種学研究 18 15 2016年09月24日 [査読無し][通常論文]
  
• SNPを利用した北海道イネ品種間交雑に由来する極早生集団の遺伝解析

  内山尭, 小出陽平, 太田雄也, 手塚あゆみ, 永野惇, 貴島祐治 育種学研究 18 229 2016年09月24日 [査読無し][通常論文]
  
• イネの低温鈍感力強化

  貴島 祐治 グリーンテクノ情報 12 (1) 2 -5 2016年06月
• P4-3-10 イネの塩害に対する生育評価および遺伝学的解析(ポスター,4-3 植物の有害元素,2014年度東京大会)

  清水 克, 石黒 聖也, 渡部 敏裕, 大崎 満, 貴島 祐治 日本土壌肥料学会講演要旨集 (60) 77 -77 2014年09月09日
• 地球温暖化により襲来するイネ虫害とウイルス病への抵抗性育種

  貴島 祐治, 松村 正哉, 菊池 尚志, 浅野 敬幸, 安井 秀 育種学研究 15 (3) 110 -114 2013年09月 [査読無し][通常論文]
  
• イネゲノムの反復配列に基づく低温鈍感力の解析

  石黒 聖也, 佐藤 裕, 貴島 祐治 日本草地学会誌 (59) 60 -63 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• イネのゲノム中のAT反復配列は種々のDNAを取り込む進化の原動力(<特集>ゲノム情報が明らかにする生物の多様性と形質発現)

  小柳 香奈子, 劉 瑞芳, 陳 孫禄, 水野 美登利, 貴島 祐治 日本草地学会誌 59 (1) 55 -59 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  高等植物のゲノムは倍数化や転位因子の影響でそのサイズが大きく，一般にゲノム解読は困難であった。高等植物で最初にゲノムが解読されたのは，シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)であり(The Arabidopsis Genome Initiative 2000)，次いでイネ(Oryza sativa)のゲノムが解読されたが(Yuら 2002;International Rice Genome Sequencing Project 2005)，いずれもゲノムサイズの小さなモデル植物であった。しかしながらゲノム解読技術の急速な進展を背景に，近年ゲノムサイズの大きな高等植物のゲノム解読の報告が相次いでおり(Schnableら 2009; The International Barley Genome Sequencing Consortium 2012)，今後もモデル植物以外の生物種や，栽培種の野生種のゲノム解読等が期待される。ゲノム解読が進むと，ゲノム中に自身の遺伝情報以外の外来性配列が存在することもわかってきた。例えばイネではパラレトロウイルスであるrice tungro bacilliform virus-like sequencesがゲノム中に発見された(ERTBV，内在性rice tungro bacilliform virus-like sequences)(Kuniiら 2004)。
• イネゲノムのATリピートはウイルス様配列やジャックDNA配列を集積し,進化を促進する

  LIU R, CHEN S, 小柳香奈子, 貴島祐治 育種学研究 14 44 2012年09月14日 [査読無し][通常論文]
  
• イネゲノムに内在するDNA型ウイルス様配列とエピゾームDNAのAT連続配列への挿入

  劉 端芳, 小柳 香奈子, 陳 孫禄, 貴島 祐治 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 53 (53) 11 -12 2012年 [査読無し][通常論文]
  
• Characterization of microspore through the expression patterns of repetitive sequences in rice

  Yuji Kishima, Seiya Ishiguro, Yuya Ota, Yutaka Sato GENES & GENETIC SYSTEMS 86 (6) 379 -379 2011年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Control of the nuclear import of Tam3 transposase and identification of the gene associated with the low-temperature-dependent transposition in Antirrhinum

  Tomoko Natsume, Takashi Ogawa, Satomi Hukumoto, Kaien Hujino, Yuji Kishima GENES & GENETIC SYSTEMS 86 (6) 421 -421 2011年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Structural variation caused by somatic transposition of Tam3 in Antirrhinum majus

  Tomo Kasahara, Masahiro Asano, Yuji Kishima GENES & GENETIC SYSTEMS 85 (6) 434 -434 2010年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Insertion of transposon Tam3 into promoters induces leaky phenotype in Antirrhinum

  Takako Uchiyama, Kaien Fujin, Yuji Kishima GENES & GENETIC SYSTEMS 84 (6) 485 -485 2009年12月 [査読無し][通常論文]
  
• トランスポゾンTam3と宿主の親和的関係 (日本の遺伝学の潮流--日本遺伝学会第78回大会ハイライト) -- (シンポジウム 栽培植物の遺伝的多様性と転移因子の役割)

  貴島 祐治, 橋田 慎之助, 内山 貴子 生物の科学「遺伝」 別冊 (21) 82 -86,39 2007年03月
• 植物のゲノムに潜むウイルス : 反復配列に秘められたしなやかでしたたかな植物の防御戦略?

  貴島 祐治 化学と生物 42 (11) 704 -706 2004年11月25日
• MITEトランスポゾンディスプレイによるイネ属AAゲノム種間の効率的多型検出

  高木 恭子, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学研究 5 (2) 61 -61 2003年06月01日
• Transposon of snapdragon expresses forces for novel gene regulation and chromosome breakage

  Y Kishima PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 44 S13 -S13 2003年 [査読無し][通常論文]
  
• キンギョソウnivea座でのトランスポゾンTam3による染色体切断および選択的な伝達様式

  野呂 祐司, 戸崎 富哉, 樋浦 里志, 三上 哲夫, 佐野 芳雄, 貴島 祐治 育種学研究 = Breeding research 4 121 -121 2002年08月26日
• キンギョソウTam3トランスポゼースのTam3末端領域への結合とメチル化阻害

  北村 美佳, 橋田 慎之介, 三上 哲夫, 貴島 祐治 育種学研究 = Breeding research 4 120 -120 2002年08月26日
• MITE-Transposon-Displayに基づくイネゲノム微細構造解析法の検討

  貴島 祐治, 高木 恭子, 長野 宏則, 佐野 芳雄 育種学研究 = Breeding research 4 260 -260 2002年08月26日
• 異なる遺伝的背景下における雑種不稔遺伝子S1の比較解析

  西本 大祐, 大西 一光, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学研究 = Breeding research 4 (1) 252 -252 2002年03月30日
• MITE-transposon displayを用いたイネ属種間の比較解析

  高木 恭子, 長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学研究 = Breeding research 4 (1) 91 -91 2002年03月30日
• Study on transpositional regulation of the plant transposons

  3 169 -175 2001年 [査読無し][通常論文]
  
• キンギョソウ花弁斑入りパターンの異なる系統作出と関連する遺伝子単離の試み

  貴島 祐治, 樋浦 里志, 三上 哲夫 育種学研究 = Breeding research 2 (2) 89 -89 2000年09月25日
• イネ属植物における epsps-rps40 の短い遺伝子間領域 300bp の急速な変異蓄積

  小林 聡, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学研究 = Breeding research 2 (2) 96 -96 2000年09月25日
• イネ Waxy座周辺の反復配列の多くはイネ科植物共通に存在する

  長野 宏則, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学研究 = Breeding research 2 (2) 95 -95 2000年09月25日
• トランスポゾン Tam3 の温度依存的転移を制御する因子の解析

  橋田 慎之介, 北村 研, 三上 哲夫, 貴島 祐治 育種学研究 = Breeding research 2 (2) 88 -88 2000年09月25日
• トランスポゾンTam3の体細胞転移におけるポジションエフェクト

  北村 研, 三上 哲夫, 貴島 祐治 育種学研究 = Breeding research 2 (1) 139 -139 2000年04月
• コメ澱粉多様化に関する分子育種学的研究

  佐野芳雄, 貴島祐治, 伊藤和彦, 平野博之 飯島記念食品科学振興財団年報 1997 240 -243 1999年08月 [査読無し][通常論文]
  
• イネwx遺伝子下流域に見出されたAT rich minisatelliteの特徴

  犬飼剛, 長野宏則, 貴島祐治, 佐野芳雄 育種学研究 1 113 1999年04月 [査読無し][通常論文]
  
• イネの異種ゲノム間における保存領域と遺伝子機能域の関係

  長野 宏則, 川崎 信二, 吉田 薫, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 21 237 -237 1998年12月01日
• イネBACクローンの物理地図に基づいた構造解析とその応用

  貴島 祐治, 佐野 芳雄 育種学最近の進歩 40 69 -72 1998年09月
• イネにおける遺伝子座内組換えの様相 wx遺伝子座の場合

  犬飼剛, 佐古彩, 貴島祐治, 佐野芳雄 育種学雑誌 48 15 1998年04月 [査読無し][通常論文]
  
• イネwx遺伝子座の微細構造解析1 : 花粉分析による遺伝子座内地図の構築

  犬飼 剛, 佐古 彩, 貴島 祐治, 佐野 芳雄 日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報 0 (38) 2 -3 1997年12月 [査読無し][通常論文]
  
• 染色体に固定化されたキンギョソウ・トランスポゾンTam3の同定

  貴島祐治, 最相大輔, 三上哲夫 育種学雑誌 46 1996年
• TRANSPOSON TAGGING FOR Stabilizer GENE IN Antirrhinum majus

  KISHIMA Y., MARTIN C. The Japanese journal of genetics 70 (6) 713 -713 1995年12月01日
• Fagopyrum chloroplast genome: construction of physical maps and characterization of unique sequence.

  Aii J, Kishima Y, Adachi T Current Advances in Buckeat Research 135 -140 1995年 [査読有り][通常論文]
  
• Blue-light inducible gene expression for betalain pigmentation in the Portulaca cell line. In

  Adachi T, Kishima Y Plant Tissue Culture and Gene Manipulation for Breeding and Formation of Phytochemicals, ed. by K. Oono 355 -359 1992年 [査読有り][通常論文]
  
• INSERTION DELETION MUTATIONS OCCURRED IN CHLOROPLAST GENOME OF THE SECTION PATELLARES IN THE GENUS BETA

  Y KISHIMA, T MIKAMI, T KINOSHITA JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 62 (6) 526 -527 1987年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Beta属Patellares節植物の葉緑体ゲノムに見出された変異多発域の構造解析．

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (29) 22 -28 1987年 [査読有り][通常論文]
  
• PHYSICAL MAPPING OF VARIATIONS AMONG CHLOROPLAST GENOMES OF BETA-SPECIES

  Y KISHIMA, T MIKAMI, M SUGIURA, T KINOSHITA JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 61 (6) 590 -591 1986年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Variation in organelle genome organization associated with male sterile cytoplasms in sugar beet.

  Mikami T, Harada T, Kishima Y, Sugihara M, Kinoshita T Gamma Field Symposia (25) 131 -149 1986年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイ葉緑体ゲノムの構造と遺伝子構成．

  三上 哲夫, 貴島 祐治, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (28) 14 -18 1986年 [査読有り][通常論文]
  
• Beta属の葉緑体ゲノムにみられる構造変異の機構解析．

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (28) 19 -24 1986年 [査読有り][通常論文]
  
• PHYSICAL MAP OF CHLOROPLAST DNA IN SUGAR-BEETS

  Y KISHIMA, T MIKAMI, T KINOSHITA JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 60 (6) 603 -603 1985年12月 [査読無し][通常論文]
  
• テンサイにおける葉緑体DNAライブラリーの作成．

  三上 哲夫, 貴島 祐治, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (27) 1 -6 1985年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイおよび近縁種に見られる葉緑体DNAとフラクションIタンパクの分化について．

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (27) 7 -12 1985年 [査読有り][通常論文]
  
• DIFFERENTIATION OF THE CHLOROPLAST GENOME IN THE GENUS-BETA

  Y KISHIMA, T MIKAMI, T KINOSHITA, A HIRAI JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 59 (6) 629 -629 1984年 [査読無し][通常論文]
  
• ORGANELLE DNA VARIATION AMONG DIFFERENT SOURCES OF MALE STERILE CYTOPLASMS IN SUGAR-BEET

  T MIKAMI, Y KISHIMA, T KINOSHITA JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 59 (6) 637 -638 1984年 [査読無し][通常論文]
  
• テンサイの異型雄性不稔細胞質間に見出されたミトコンドリアおよび葉緑体DNAの多型性.

  三上 哲夫, 貴島 祐治, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (26) 15 -21 1984年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイの雄性不稔における復帰型細胞質突然変異の誘発．

  木下 俊郎, 三上 哲夫, 貴島 祐治 てん菜研究会報 (26) 7 -14 1984年 [査読有り][通常論文]
  
• テンサイおよび近縁種における葉緑体DNAの分子構造変異．

  貴島 祐治, 三上 哲夫, 木下 俊郎 てん菜研究会報 (26) 1 -6 1984年 [査読有り][通常論文]
  

書籍等出版物

• 遺伝学の基礎 第２版

  貴島 祐治 (担当:分担執筆)
  朝倉書店 2018年09月
• Establishment of endogenous pararetroviruses in the rice genome

  R. Liu, Y. Kishima (範囲:Chapter 12 p229-240)
  Elsevier New York 2014年01月
• 植物育種学第４版

  吉村 淳, 西尾 剛編 (範囲:第２章1.遺伝子と形質発現 4.生殖様式と近交弱性)
  文永堂出版 2012年
• 植物の分子育種学

  鈴木 正彦編 (範囲:第５章トランスポゾンタギング)
  講談社 2011年
• 花色の多様性生む遺伝子

  貴島 祐治 
  日本農業新聞 2007年05月
• キンギョソウTam3の多彩な転移コントロール

  内山 貴子, 貴島 祐治 
  実験医学 2007年
• トランスポゾンTam3と宿主の親和的関係

  貴島 祐治, 橋田 慎之介, 内山 貴子 
  遺伝 別冊 2007年
• Genomics of rice: markers as a tool for breeding. Biotechnology in Agriculture and Forestry

  Kishima Y, Onishi K, Sano Y 
  Biotechnology in Agriculture and Forestry, vol. 55, Molecular Marker Systems,-Verlag Berlin Heidelberg 2004年
• 植物のゲノムに潜むウイルス −反復配列に秘められたしなやかでしたたかな植物ゲノム−

  貴島 祐治 
  化学と生物 2004年
• 植物色素研究法<植物色素研究会編>

  貴島 祐治, 高田 美和子, 桑原 裕之, 佐野 芳雄 (範囲:トランスポゾンを利用した花色関連形質の解析)
  大阪公立大学共同出版会 2004年
• 植物トランスポゾンの転移機構に関する分子育種学的研究

  貴島 祐治 (範囲:植物トランスポゾンの転移機構に関する分子育種学的研究.)
  育種学研究 2001年
• トランスポゾンによるキンギョソウの分子遺伝学

  貴島 祐治 (範囲:細胞工学」別冊植物細胞工学シリーズ５「植物のゲノムサイエンス」 p.122-131)
  1996年
• 植物のゲノムサイエンス

  貴島 祐治 (範囲:トランスポゾンによるキンギョソウの分子遺伝学.)
  細胞工学 別冊植物細胞工学シリーズ５ 1996年
• Fagopyrum chloroplast genome: construction of physical maps and characterization of unique sequence.

  Aii J, Kishima Y, Adachi T (範囲:Fagopyrum chloroplast genome: construction of physical maps and characterization of unique sequence.)
  Current Advances in Buckeat Research 1995年
• Blue-light inducible gene expression for betalain pigmentation in the Portulaca cell line

  Adachi T, Kishima Y 
  In: Plant Tissue Culture and Gene Manipulation for Breeding and Formation of Phytochemicals 1992年
• Betalain pigmentation manners in flower petal and callus of Portulaca.

  Kishima Y, Shimaya A, Kuroki M, Iki T, Hirai A, Adachi T 
  Proceeding of International Colloquium of Overcoming Breeding Barriers by Means of Plant Biotechnology in Miyazaki 1991年

講演・口頭発表等

• Rice transposable elements reside in specific methylation emvironments of the genome.  [通常講演]

  The 5th International Symposium of Rice Functional Genomics 2007年
• Genetic variation in cultured cells of rice: comparative study of natural variation.  [通常講演]

  The 8th International Congress of Plant Molecular Biology 2006年
• 植物ゲノムと寄生配列の相互作用  [通常講演]

  日本育種学会第１１０講演会シンポジウム：植物と寄生者との相互作用：理論と機能から育種学へ 2006年
• トランスポゾンTam3と宿主の親和的関係  [通常講演]

  日本遺伝学会第７８回大会シンポジウム：栽培植物の遺伝的多様性と転移因子の役割 2006年
• 植物の生殖過程を通じたトランスポゾンの動態とゲノム障壁  [通常講演]

  植物生殖過程におけるゲノム障壁遺伝研ワークショップ 2006年
• 非エピジェネティックな植物宿主とトランスポゾンの相互関係  [通常講演]

  神戸大学農学部インターゲノミックスセミナー 2006年
• The nivea promoter in Antirrhinum passes by the transposon Tam3 insertion.  [通常講演]

  New Dimensions of RNA in Cellular Functions. 2005年
• Temperature-dependent transposition of Tam3 is controlled by the nuclear localization of the transposase.  [通常講演]

  15th Antirrhinum meeting 2005年

共同研究・競争的資金等の研究課題

• サブサハラ・アフリカにおける即時的稲品種育成とその普及に関する実証研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 2021年04月 -2024年03月 

  代表者 : 近藤 巧, 松田 浩敬, 貴島 祐治
• イネ小胞子に潜在する個体分化能と倍数化能を活用した育種基盤の新構築

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2019年04月 -2023年03月 

  代表者 : 貴島 祐治, 山本 敏央, 長岐 清孝, 小出 陽平, 金 鍾明
• 温暖化により新規発病が危惧されるイネツングロ病の抵抗性機構とイネ品種の抵抗性評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2013年04月 -2014年03月 

  代表者 : 貴島 祐治
• イネの雑種強勢に関する形質指標とゲノム指標の作成

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究

  研究期間 : 2011年 -2013年 

  代表者 : 貴島 祐治, 高牟禮 逸朗

   

  イネのヘテロシスに関して形質の指標とゲノム指標の作成を目標に研究を行ってきた。形質指標に関しては、従来行われたイネのF1種子に比べ、交雑組み合わせや系統数を大幅に増やし、日本晴に対して、コシヒカリ、Taichung65 (T65)、キタアケ、黒色稲２号(A58)、インディカ系統のIR36、Kasalath、Peiku (#108)、アジア栽培稲の近縁野生種(O. rufipogon)であるW107、W593、W630、アフリカの栽培稲(O. glaberrima)であるWK18、WK21を交配に用いた。組合せは日本晴を基準親として、他の11系統を対応させ、全て相反交雑をした。これら20組み合わせのF1種子を３反復以上で試験することにより、高い精度でイネにおける全体的なヘテロシスの評価を行った。形質調査には、ヘテロシスが現れやすいと言われているF1種子の形質調査を実施し、胚サイズ、種子重量および発芽能について検討した。胚のサイズには交雑の組合せによってヘテロシスが現れ、母性効果と関連している可能性が指摘できた。イネ属内における種間交雑において、インプリンティングが関与した胚乳の発達不良により種子重量が低下することが示唆できた。発芽後3日間シュート長を測定したところ複数の組合せにおいてヘテロシスが確認でき、特に日本晴を雌親としインディカ系統とO.rufipogonおよびO. glaberrimaを雄親とした組合せでは、2日目から3日目のシュートの成長がヘテロシスに対応していることが分かった。ゲノム指標としては、マイクロアレイ解析を実施し、F1個体の葯の反復配列の発現が親に比べて低下することが判明した。以上の結果は、従来のアプローチでは得られない結果であり、本研究の独自の切り口によって明らかになった。研究開始以前の予想とは異なる結論が得られたことも興味深い。
• イネ属ゲノムに取り込まれたウイルス配列の機能探索イネツングロ病に着目して

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2010年 -2012年 

  代表者 : 貴島 祐治, 小柳 香奈子, 安井 秀

   

  ネゲノムに見いだされる内在性RTBVウイルス配列(ERTBV配列)を日本型日本晴系統やインド型93-11系統で特定し、それらの挿入機構やツングロ病との耐性機構について解析した。ERTBVはゲノムの中のATが連続している領域に挿入する傾向が高く、AT連続配列は外来からDNA断片を取り込む可能性が強く示唆された。また、アフリカイネ系統のWK18と日本型台中65の交雑後代で、イネ染色体5番にRTBV抵抗性を示す遺伝子領域qTDR5を見いだした。qTDR5の中にはERTBVが1箇所含まれている。
• 転移因子を指標としたイネ品種のゲノム安定性に関する評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)

  研究期間 : 2006年 -2007年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  近年様々な植物からゲノム中を動く転移因子が多数発見され、それによって生じる多様な遺伝的変異の実体が明らかにされてきた。転移因子によって生じる変異を植物は進化の原動力として利用してきたとの証拠も増えつつある。しかし、それは種分化程度のレベルで論じられてきた議論であり、極めて短い世代レベルでの転移の様相は殆ど知られていない。実際には、転移因子は細胞分裂ごとに、あるいは世代を更新するたびに転移し得る。自殖性植物のイネにおいても5種類のDNA型可動性転移因子、トランスポゾンが発見されており、品種内で遺伝的な分化が起こっている可能性もある。 本研究課題では、品種の遺伝的均一性の評価および品種作成に伴う遺伝的不安定性の検証を目的として、日本各地より集められたコシヒカリや品種育成過程のイネ系統およびイネ近縁野生種間の交雑F2集団など、イネを材料に可動性転移因子の転移に着目して集団内および系統内のゲノムの比較解析を行なった。平成18年度、トランスポゾンによってゲノム構造がコシヒカリの品種内で変化してきていることを明らかにした。平成19年度は、転移因子の活性化を引起す遺伝的要因をさぐる基礎的な知見を得るための実験をおこなった。本研究は完了には至っていないが、実施年度に得られた関連する成果を以下に記す。コシヒカリの産地間で顕著な多型を示すトランスポゾンm-pingを特定した。培養変異の主要な原因がトランスポゾンと関連するか否かを20年以上の長期にわたって継代培養されているカルスを調査し、培養変異の実体を明らかにし、イネカルスでは塩基置換による変異が圧倒的に多数を占めることを見いだした。また、多様なトランスポゾンがイネゲノムにどのように存在しているのかその実体をDNAメチレーションに着目して解析した。研究の実施期間中に、キンギョソウのトランスポゾンTam3に関して、転移を制御する多彩なメカニズムが存在することを示した。
• イネにおける有用遺伝子の起源に関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2004年 -2006年 

  代表者 : 佐野 芳雄, 貴島 祐治

   

  イネの「緑の革命」で広範囲で利用された半矮性遺伝子(sd1)座の変異遺伝子の地理的分布から、「変異遺伝子は野生イネに保持され、在来品種形成過程で利用された」ものと「在来品種形成の過程で突然変異を人為的に選抜して利用された」ものの両者が存在することが分った。環境適応に対するsd1座の役割を検討するため、インド産野生系統(W107)とA58(北海道栽培系統)のRILsを用いて、適応的形質変異がsd1座近傍に検出されるかどうかを調査した。その結果、野生系統はA58よりも長稈に作用するQTLを保持しているにも関わらず、ヒエなどの水田主要雑草に対する強い競争力を支配するQTLがA58に発見された。さらに、長稈に作用するQTLを詳細にマップしたところ、sd1座を含む複数のQTLが密接に連鎖していることが判明した。遺伝子多様度の比較から、この領域は日印品種間で明瞭に分化しており、両者間には浸透交雑の形跡が殆ど見られないと考えられた。したがって、この領域は地理的分布に関わる適応的分化が隣接する微少なQTLの組合わせによって成立しており、環境適応を考える上で興味ある領域であると結論出来た。一方、第6染色体のモチ遺伝子の遺伝子多様度を品種分化との関連で比較したところ、日印品種間で浸透交雑の形跡が認められ、頻度は低いものの日本型特異な領域が印度型特異な領域に挿入された在来品種を見い出すことに始めて成功した。このことは、自然界に見られる多様性が集団内の遺伝的組換えにより創出され、人為選抜されたことを意味している。以上の結果から、有用遺伝子の多様化には、遺伝子によって異なる歴史的変遷を経てきたことが伺われる。この事実は、育種形質の多様化を考慮する上で、貴重な示唆を与えると期待される。
• イネゲノムに内在するウイルス様配列の耐病性付与機能の検証

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 萌芽研究

  研究期間 : 2004年 -2005年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  本年度はOryza属AAゲノムにおける内在性イネツングロバシリフォルムウイルス(ERTBV)の存在様式に関して調査を行い、以下の2点についてその結果をまとめることができた。 (1)イネ日本晴ゲノムに散在する6つのERTBV断片をはさむプライマーを設計し、PCRによってAAゲノム種34系統における多型の検出を行った。多型の結果から、日本晴と同一のERTBVの挿入はO.sativaやO.rufipogonに集中していることが判ったが、さらにO.sativa内でさえもこのERTBVの挿入に関して多型を検出することができた。一方、サザンハイブリダイゼーション分析によって、O.longistaminataやO.meridionalisゲノムにおいてもO.sativaやO.rufipogonに次ぐ数のERTBV断片が検出されている。従って、ERTBVのイネゲノムに対する挿入はAAゲノム種が種分化した後に起こったと考えられる。かつてウイルスとして存在していたERTBVは、東南アジア周辺域に分布するRTBVに比べてより広範な領域に分布していた可能性が示唆された。 (2)日本晴ゲノムの配列から、ほぼ全てのERTBV断片の末端にATの単純な反復配列(AT-SSR)が配置されていることが明かとなっている。ERTBVの挿入について多型が生じていた系統を対象として塩基配列の比較解析を行った結果、日本晴ゲノムで同定されたAT-SSRより長い同配列がERTBVの代わりに見出された。従って、ERTBVがイネゲノムのAT-SSRを標的にして挿入することが推定された。このAT-SSRは核マトリクス結合配列(MAR)として機能することが予測され、ERTBVはMARに取り込まれた可能性が高い。
• 植物ゲノムにおけるメチル化可変領域の網羅と育種形質との対応

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2003年 -2005年 

  代表者 : 貴島 祐治, 佐野 芳雄

   

  本研究はエピジェネティック変異の主要な原因と考えられているDNAメチレーションに着目し、エピジェネティックな原因によるゲノム変異を網羅的に探索した。また環境に応じてメチル化レベルを変化させるトランスポゾンを見出し、そのメチル化可変機構を明らかにした。 1 イネの近縁種間での特徴化 この解析により、同一の構造を有していながらメチル化状態を異にする断片が特定の頻度で存在することを判明した。この断片を特定するためにイネのトランスポゾン様配列、MITEを基にトランスポゾンディスプレイ法を開発した。メチル化を異にする断片をエビジェネティックマーカー断片とし、この断片の発生頻度をイネの系統間で詳細に解析した。得られたエピジェネティックマーカー断片を単離した後、その構造解析を行い100断片の染色上の位置を特定した。 2 キンギョソウのメチル化可変機構の解明 キンギョソウのトランスポゾンTam3は温度に応じて転移活性を変化させる。低温では転移が促進され、高温では抑制される。温度による転移活性の変化はメチル化の変化も伴う。高温でTam3転移が抑えられている時にはメチル化は高くなり、低温の時Tam3が高くなるとメチル化は低くなる。このメチル化の変化はTam3の転移酵素の結合に伴って低下する後生的な現象であること明らかにした。この結果はメチル化が必ずしもトランスポゾンの制御に関わるとは限らないことを示した。 本研究では、植物ゲノムのメチル化の変化は二種あり、一つは遺伝的に固定したメチル化の変化であり、もう一つ体細胞レベルで変化するメチル化があることを明らかにし、育種学的に重要な形質変異の中にはエピジェネテックな変異が数多く潜在している可能性が示唆された。
• イネゲノムに内在するウイルス様断片と耐病性との関係解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究

  研究期間 : 2003年 -2003年 

  代表者 : 貴島 祐治, 佐野 芳雄

   

  イネゲノムからイネツングロ・バシリフォーム・ウイルス(RTBV)と相同性を有するRTBV様配列(ERTBV)を見出した。RTBVは東南アジアを中心にヨコバエを媒介してイネに感染し病害を生じる2本鎖DNAからなるパラレトロウイルスである。イネゲノム内のERTBVは高度に再編成が生じているために,同一構造を有する断片は見出されず,また転写産物も検出されなかった。これらのERTBVをReverse-Transcriptase (RT)遺伝子の塩基配列を基に分類すると,断片は3つに明瞭に分かれ,3グループそれぞれで完全なORFを有する約7.5kbのウイルスゲノムが再現できた(ERTBV-A,-Bおよび-C)。ERTBVの最も長いORFにはRTBVのORF3と同一の機能を持つタンパク質遺伝子が同じ順序でコードされていた。この中にはRTタンパク質およびRibonucleaseHタンパク質などが含まれ,これらのタンパク質に必須のアミノ酸モチーフはRTBVとの間でも高度に保存されていた。以上の状況証拠から,ERTBVはイネの祖先種に感染した(今は存在しないあるいは見つけられていない)2本鎖DNAパラレトロウイルスである可能性が高い。RTBVと接触する可能性のあるOryza属植物からは、接する機会の少ないものより,多くのERTBV断片が検出される傾向にあった。ERTBVはアジアに分布するイネ植物種を中心に検出され,アフリカや南米種のイネ属植物では検出されなかった。従って,ERTBVのイネ属植物ゲノムへの挿入は,Oryza属のアフリカや南米種が分化した後からジャポニカ・インディカ系統に分化する前の期間に起こったと考えられた。ERTBV断片の存在程度は,RTBVに対する罹病性の程度と一致した。また,ERTBVのコピー数に応じてゲノムに存在するERTBVのメチル化程度は強い傾向にあることが判明した。
• 高度反復配列MITEを利用したイネゲノム解析法の開発

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 萌芽研究

  研究期間 : 2002年 -2003年 

  代表者 : 佐野 芳雄, 貴島 祐治

   

  本研究は、イネゲノム内に高頻度に存在する転移性因子MITE (Miniature Inverted Repeat Transposable Elements)の配列を利用したMITE-Transposon display (MITE-TD)がゲノム解析において有用であることを検証する目的で実施した。本年度は、MITE-TDを用いたイネゲノムの高密度連鎖地図を作成した。北海道在来系統の栽培イネA58とインド由来の野生イネW107の交雑によって得られたRILs(F5)79系統を供試材料としてMITE-TD解析をおこなった。これによって得られたMITE-マーカー152個は既知のPCRマーカー114個に矛盾無く対応し、イネゲノム12染色体連鎖群全域にわたってマップされた。また、アジアイネ16系統に関してMITEマーカーにおけるバンドの有無から不一致度を計算し、染色体領域毎のゲノム分化程度を調査した。その結果、栽培イネと野生イネの間に第4染色体長腕末端に不一致度の高いマーカーが認められた。この領域は、栽培種と野生種間の特性の違いを顕著に現わす脱粒性遺伝子が座乗することが知られている。従って同領域がアジアイネの栽培化過程における非脱粒性の獲得に貢献した可能性は高い。こうした事例からも今後、MITE-TDがイネゲノムの比較解析に有用な手段となることが検証できた。
• テンサイにおける細胞質雄性不稔の原因遺伝子の同定と花粉退化メカニズムの解明

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2001年 -2003年 

  代表者 : 三上 哲夫, 久保 友彦, 貴島 祐治

   

  [1]Owen雄性不稔細胞質のミトコンドリアゲノムの全一次構造を決めた。ゲノムサイズは501020塩基対(bp)であり、正常株ミトコンドリアゲノム(368799bp)のコードする51種の遺伝子全てを含んでいる。 [2]遺伝子コード域をOwen細胞質雄性不稔株と正常株間で比較した結果、tRNAとrRNAコード域には全く変異が見当たらなかった。また、タンパク質コード遺伝子については24箇所の点突然変異が見出されたが、いずれも遺伝子機能を損う変異ではない。したがってこれらの点突然変異は雄性不稔とは無関係と考えてよい。 [3]Ower雌性不稔細胞質に固有で、葯組織において活発に転写されている4種のORF(読み取り枠)をみつけた。 [4]正常株とOwen細胞質雄性不稔株の肥大根からミトコンドリアを単離し、35Sで標識したアミノ酸を取り込ませてin organello翻訳実験を試みた。その結果、Owen株に固有の35kDaタンパク質を検出した。このタンパク質はOwen株固有のORFの1個に相当する、preSatp6の翻訳産物であることが明らかとなった。 [5]35kDaタンパク質(preSATP6)の特性解明の一助として、ミトコンドリア内での局在性について検討を加えた。その結果、preSATP6はトウモロコシの細胞質雄性不稔に関与するミトコンドリアタンパク質URF13等と同様、ミトコンドリア膜結合タンパク質であることが判明した。 [6]以上の結果より、Owen細胞質雄性不稔の原因遺伝子はpreSatp6である可能性が最も高いと結論した。
• テンサイにおける稔性回復核遺伝子のクローン化と育種利用に関する研究

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2000年 -2003年 

  代表者 : 三上 哲夫, 田中 征勝, 貴島 祐治, 久保 友彦, 池口 正二郎

   

  1.テンサイOwen型雄性不稔細胞質に働く稔性回復遺伝子RfXのポジショナルクローニングを目的として、RfXに連鎖する分子マーカーの設定を試みた。先ずRfXを挟む2種類のRAPDマーカーを得た。さらに、2721種のAFLPプライマー組み合わせを用いて、RfXと緊密に連鎖する8種のAFLPマーカーを得ることができた。このうち、3種のマーカーはRfXとの完全連鎖を示す。 2.RfXをホモ接合型でもつ稔性回復系統を用いて、BACライブラリーを構築した。平均インサート長は97.8kbである。このライブラリーは32180クローンからなり、テンサイ核ゲノムサイズ(758Mb)の約3.4倍に相当する。 3.RfX近傍のAFLPマーカーを超点として、物理地図を作成した。これらのマーカーに対応する8種のBACクローンを選抜し、クロモソームウォーキングにもとづいて、RfX座を含むBACコンティグを完成した。 4.コンティグの長さは800kbにも及ぶので、コンティグからCAPSおよびPCRマーカーを作出し、RfX座領域の絞り込みを図った。雄性不稔型の分離集団から、RfX近傍で遺伝的組換えを生じた13個体を選び出し、genotypingによってRfX座を300kb領域にまで限定することができた。 5.この300kb領域には、葯組織で発現し、しかもミトコンドリア局在が予想されるORFが複数含まれていることが分かった。RfX候補配列として注目される。
• イネゲノムに見出されたツングロウイルスゲノム断片の構造と機能に関する分子的基礎

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究

  研究期間 : 2001年 -2002年 

  代表者 : 貴島 祐治, 佐野 芳雄

   

  1.イネゲノムに内在するRTBV様配列の構造 イネゲノムのデータベースやライブラリーのスクリーニングから内在するRTBV様配列(ERTBV)を単離し,合計18断片の構造を解析した。これらの断片はRTBVのORF3(最も長いORF)と相同部位を持つ。ERTBVの断片間では高度に再編成が生じていたが,塩基配列のレベルでは全体的に高い相同性(90%以上)を示していた。再編成部位を順々に並べ換えた結果,約7.5kbの環状構造を有する配列が再構築された。 2.ERTBVのウイルス様構造 これら3つのグループごとにコンセンサス配列を選んで塩基配列を組み直すと,3つのグループそれぞれで完全なORFを有する約7.5kbのウイルスゲノムが再現できた。3つグループの配列は似た構造からなるが,塩基レベルでは構造の違いが区別でき,ERTBV-A,-Bおよび-Cとした。ERTBVの最も長いORFにはRTBVのORF3と同一の機能を持つタンパク質遺伝子が同じ順序でコードされていた。ERTBV-A,-BおよびCは過去に存在した2本鎖DNAウイルスで現在のイネの祖先種に感染し,ウイルスの環状配列が,ゲノムへ挿入した時に逆位等の再編成が生じ,現在のERTBV断片が発生したと推定できた。また,RTBVウイルスゲノムは植物ゲノムに比べ,140倍の速さで進化していると推定できた。 3.ERTBVとイネ属植物の種分化 ERTBVの3つのグループそれぞれにジャポニカ系統およびインディカ系統で得られたERTBV断片が存在することから、ERTBVはO. sativaの分化以前に挿入していたと考えて間違いない。また,ハイブリダイゼーション実験からERTBVはアジアに分布するイネ植物種を中心に検出され,アフリカや南米種のイネ属植物では検出されなかった。従って,ERTBVのイネ属植物ゲノムヘの挿入は,Oryza属のアフリカや南米種が分化した後からジャポニカ・インディカ系統に分化する前の期間に起こったと考えられる。
• 栽培イネにおける着色基本遺伝子C座の遺伝的多様化から見た比較遺伝

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2001年 -2002年 

  代表者 : 佐野 芳雄, 高牟禮 逸朗, 貴島 祐治

   

  ダーウィン以来、祖先種に比較して栽培植物の表現型多様性は高いと考えられてきた。分子集団学研究から、栽培化過程のボトルネックによって遺伝的多様度が減少する傾向が顕著であることが明かとなっている。この両者の間で矛盾する現象は、在来品種の遺伝資源の重要性についても大きな疑問が投げ掛けられている。本研究は両現象の矛盾を理解するために、イネのアントシアニン着色に関与する遺伝分化について栽培・野生イネ系統を比較した。準同質遺伝子系統・組換え近交系統を用いた解析から、基本着色遺伝子Cの候補遺伝子はMYB蛋白をコードするOsC1であることを見い出した。栽培イネのC座には複対立遺伝子の分化があり、多様な着色様式に関与することが分かっている。塩基配列を決定し分子的基礎を解析したところ、C座の分化はコード領域における塩基変化に由来すると結論できた。インド型イネではC座にナル変異が高頻度でみられるが、MYB機能ドメインに10bpの欠失をもっていた。ところが、日本型イネのナル変異では、同じ機能ドメインに2bpの欠失をもち、両者のナル変異体は起源の異なることが判明した。また、作用が異なる複対立遺伝子の多くはOsC1のコード領域に異なる非同義置換変異をもち、遺伝子産物の変化がC複対立遺伝子の要因であることを強く示唆した。野生・栽培系統の塩基配列変異から、イネの1次ジーンプールには異なる3つのハプロタイプがみられ、栽培系統の多様度は低かった。栽培系統はその中の一つのハプロタイプに集中して存在し、野生系統と比べ同義置換変異率に対する非同義置換変異率が高かった。C座のコード領域における複対立遺伝子の分化は野生イネでは認められず、イネの栽培化過程で人為的に集積したものと判断された。このことは在来品種で保持される遺伝変異の重要性を改めて指摘するものである。
• 植物トランスポゾンの転移を制御するメチル化発生機構の分子的基礎

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)

  研究期間 : 2001年 -2002年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  本研究では、植物トランスポゾンの転移制御機構の1つと考えられているDNAメチル化に関してキンギョソウのトランスポゾンTam3に着目し解析した。キンギョソウのトランスポゾンTam3は温度によってその活動が制御されるという特筆すべき性質が備わっている。まず,Tam3メチル化のレベルが温度によって異なることを見出し,Tam3に生じるメチル化レベルの変動を詳細に解析した。得られた成果は以下のように要約できる。 1)調べた全てのTam3コピーで温度に応じてTam3のメチル化レベルが変動することを確認した。これらのコピーは高温ではメチル化のレベルが上昇し、低温ではメチル化レベルが下がる。このメチル化の変化は世代を経ずに一個体の体細胞レベルで発生していた。 2)一方、Tam3の転移酵素遺伝子の発現レベルを転写産物の蓄積量、転写開始点および転移酵素タンパク質は温度によって違いは認められなかった。 3)Tam3転移酵素タンパク質は末端配列のシトシンにメチル化を施した場合、阻害されることをゲルシフトアッセイによって確認した。 4)高温によるメチル化程度はコピー間で大きな違いが認められた。従って高温でのTam3コピーの転移抑制は均一なメチル化によるものではないことが明らかとなった。 5)キンギョソウゲノム全体に低メチル化を誘導する5-aza-cytidineおよびethionineをキンギョソウカルスに与えてもTam3の転移は活性化されなかった。 以上の結果をまとめるとTam3の転移成制御に対してメチル化は同調的に現われるが、その関与は直接Tam3の転移を抑えることは限らない。従って、これまでの事例に反してメチル化がトランスポゾンの転移に直接関与していないという場合も考えられ、両者の関係を詳細に分析する必要がある。
• 分子マーカーを用いたブナ天然林の遺伝的多様性の解析

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 1999年 -2000年 

  代表者 : 三上 哲夫, 久保 友彦, 貴島 祐治, 小池 孝良

   

  1.日本各地から蒐集したブナ(Fagus crenata)とイヌブナ(F.japonica)から抽出した全DNAを3種の制限酵素(BamHI,EcoRI,HindIII)で完全分解し、5種のミトコンドリア遺伝子(coxI,coxII,atpA,atp6およびatp9)をプローブに用いてRFLP分析を行った。ハイブリダイゼーションパターンに多型が認められ、そのデータに基づけば、ブナのミトコンドリアゲノム型は9種のhaplotypeに分類できる。 2.RFLPデータを使って分子系統樹を試作した。日本産ブナおよびイヌブナのミトコンドリアゲノムは3種の基本グループ(clade)に群別し得ることがわかった。 3.北海道、東北から中国地方にかけて分布するブナと、四国や九州太平洋岸のブナは互いに分子構造の著しく異なるミトコンドリアゲノムを有しており、それぞれ独自の系譜を辿って分化した可能性が高い。 4.ブナと同じミトコンドリアゲノム型を有するイヌブナ個体が確認され、イヌブナとブナとの間の浸透交雑の可能性が示唆された。 5.タイワンブナ(F.hayatae)15個体の新展葉サンプルより全DNAを抽出し、ミトコンドリアDNAのRFLP分析を試みた。その結果、タイワンブナのミトコンドリアDNAの構造は日本の西南部に分布するブナのミトコンドリアDNA構造と酷似する事が判明した。第3紀最新世(鮮新期)にはF.crenataとF.hayataeの祖先種が日本列島南部で同所的に分布していたことが推定されている。今回明らかとなったミトコンドリアゲノムの類似性がこれら2種間の交雑に起因するのか、あるいはこれら2種が一つの母系を共有することによるのかというテーマは今後の興味深い研究課題である。
• イネepsp合成酵素遺伝子とrps40遺伝子の転写後発現制御機構

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)

  研究期間 : 1999年 -2000年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  イネの5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate(epsp)合成酵素とrps40(rps20に変更)遺伝子は第6染色体短腕waxy遺伝子の下流約45kbpに位置する。両遺伝子は生体維持に必須のハウスキーピング遺伝子である。この2つは逆鎖にコードされており、3'側を向かい合わせにわずか300bpのスペーサーによって隔たっているにすぎない。本研究では、両遺伝子が正確に転写を終結しているのか、あるいはわずか300bpというスペーサーを介してアンチセンスRNAが発生し、それに伴う遺伝子発現の制御がなされる可能性があるか否かを検証した。同時に、300bpの両遺伝子間部位を種間で比較することによって、これまで殆ど解明されいていなかったスペーサーの変異発生機構に関して知見を得ることができた。まず、Oryza sativaのジャポニカおよびインディカの葯、頴花、実生、根からそれぞれRNAを単離し、ノーザンハイブリダイゼーションを行い、epsp合成酵素遺伝子の発現は、葯で非常に弱く、rps20は根で殆ど発現が検出されないことから、組織間で両遺伝子の発現パターンに明瞭な差のあることを見出した。次に、スペーサーを交叉した転写産物の存在を調査するため、イネカルスのcDNAを合成し、RT-PCR実験を行った結果、互いの遺伝子の転写がもう一方の遺伝子領域に侵入したと思われるデータが得られた。従って、スペーサーをまたぐ転写産物が存在する可能性は高く、このことは、2つの遺伝子が互いにアンチセンスとなるRNAを伸長していることを示唆しており、今後両遺伝子の発現調節とどのように関連するかより詳細な調査が必要となろう。さらに、300bpのスペーサー部位の変異とイネ属近縁種の種分化の関係を調査した結果、スペーサーはエクソンの3倍、イントロンの1.5倍の同義置換率で変異を生じていることが判明した。これとは別にイネのカルスを20年継代した細胞系において、両遺伝子領域の変異を調査した結果でも、スペーサーへの変異の蓄積が他の部位と比較し、有意に高いことが明らかとなった。
• イネジーンプールの分化機構

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 1997年 -2000年 

  代表者 : 佐野 芳雄, 金澤 章, 犬飼 剛, 貴島 祐治

   

  育種は自然界に存在する遺伝子を組み合わせて優れた個体を選ぶことであり、遺伝子の組み換えを促進することが育種操作の根幹をなす。したがって、有性生殖を通じて共通に利用できる遺伝子給源であるジーンプールの分化様相は育種操作の難易度とも関連する。本研究では、栽培イネの形質多様性についてアミロース合成酵素遺伝子(Wx)とアントシアニン基本着色遺伝子(C)の変異部位を調査し、多数の複対立遺伝子が栽培化過程で人為的に選抜されて生じたことを明らかにした。Wx遺伝子では、5種類の対立遺伝子が栽培系統だけに見出され、アミノ酸置換、RNAプロセッシング、フレームシフトなど固有の突然変異が存在することが判った。また、C遺伝子はMyb様蛋白をコードする制御因子であることがはじめて判明した。栽培系統で蓄積されてきた遺伝的特異性は、生殖的隔離障壁によって維持される。主要な生殖的隔離障壁として、栽培および野生種でみられる雑種不稔と交雑不親和に関与する遺伝子の解析を行った。雑種不稔遺伝子に関して、第6染色体上に3遺伝子を、第1染色体上に1遺伝子を精密分子マップ上に位置づけた。S10遺伝子はWxから0.15cMの距離に座乗し、発現マップの比較からS10候補領域を推定することが出来た。また、配偶子形成の細胞学的観察から、これら遺伝子は雌または雄配偶子に異なったキラー作用を起こすことを明らかにした。交雑不親和性に関して、雑種胚の致死を引き起こす3つの遺伝子を精密分子マップ上に位置づけた。以上のように、本研究成果はイネのジーンプール形成における遺伝的多様性と生殖隔離の関連を明らかにし、遺伝子の単離にむけての基礎情報を与える。
• キンギョソウ・トランスポゾンTam3の温度依存性転移機構の分子遺伝学的解析

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 奨励研究(A)

  研究期間 : 1997年 -1998年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  キンギョソウの2つの系統HAM2とHAM5はともにCHSをコードする色素合成遺伝子のブロモータにトランスポゾンTam3を配置した対立遺伝子をホモ接合型で有している。Tam3は高温(25℃)に対して低温(15℃)での切り出し頻度が1000倍高い。従って、低温では両者ともに斑入り形質を現す。一方、高温のHAM2は花弁に赤いバックグラウンド色が観察されるが、HAM5は白色花弁である。今回、この高温での花色発現の違いとTam3の温度依存性転移との関連性をCHS遺伝子の発現に着目し調査した。 ノーザンハイブリダイゼーションの結果、HAM2とHAM5の違いはCHS遺伝子の発現量の差によるものであることが判明した。両系統のCHS遺伝子座に挿入したTam3の切り出しの挙動は、ともに低温で著しく活発になるが、高温では抑えられていた。また、CHS対立遺伝子の構造はTam3挿入部位を含め両系統で差は見られなかった。niv遺伝子の転写開始点も両系統とも野生型と同一であった。以上の結果より、HAM2とHAM5の高温での花色形質の違いは、nivの転写活性に依存し、その制御にはトランス因子が関与することが示唆された。 このCHS対立遺伝子のプロモーター活性をトランジェントアッセイにより調査した。CHSプロモーターのTam3挿入部位(転写開始点より71bp上流)より下流の配列だけではniv遺伝子の転写が起こらなかった。CHS遺伝子の転写は、Tam3の2658bpから721bpの間で最も活性化された。一方、721bpから265bpの間にはその活性を下げる領域があり、下げ幅はHAM2に比べHAM5で著しいことがわかった。このことから、当CHS対立遺伝子の転写はプロモーター域に存在するTam3の内部配列がシス因子として機能していると推定された。
• キンギョソウ・トランスポゾンTam3に対する転移抑制遺伝子の機能解析

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 奨励研究(A)

  研究期間 : 1996年 -1996年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  本研究では、キンギョソウのトランスポゾンTam3の転移を抑制すると考えられているStabilizer遺伝子の機能について調査した。まず、キンギョソウの斑入花系統(HAM5)よりゲノミックライブラリーを作成し、その中からTam3をプローブに99個のクローンを選抜した。得られたクローンはTam3との相同性を確認後、Tam3トランスポゾンの内部およびその周辺域の構造解析に供試された。各クローンのTam3コピーの比較の結果、Tam3ファミリーには構造的特徴として変異の著しい領域と保存性の高い領域のあることが明らかとなった。変異の著しい領域はTam3の両端に位置し、そこはトランスポゼ-ス結合部位として知られているサブターミナルリピートが含まれる。また、変異領域の範囲はループ形成部位と一致することから、構造変異がループ形成と関連する可能性の高いことが示唆できた。保存性の高い領域はトランスポゼ-スをコードする部位を中心に約2.5kbpの範囲にわたっていた。これらのコピーの中で可動性あるいは非可動性が明確になったものはそれぞれ、7および6コピーで全体の約半数のコピーは染色体に固定され転移活性を失っているもの考えられる。 次に、Stabilizer遺伝子の効果を前述のHAM5系統と遺伝的背景を同じくし、Stabilizer遺伝子を付加したHAM3系統を使って調査した。Stabilizerを有するHAM3系統の花弁では斑の形成が少ないことからこの遺伝子はトランスポゾンの転移を抑える効果をもつとされる。本研究では、先にHAM5より単離したTam3コピーを同様に有するHAM3系統において、各コピーの転移挙動をHAM5と比較した。その結果Stabilizerの効果が認められるコピー(HAM5に対しHAM3ではTam3の転移が検出されない)と効果が認められないコピー(Tam3の転移が検出される)の両方が存在した。従って、Stabilizer遺伝子は選択的にTam3コピーの転移挙動を制御していることが示唆できた。今後、Stabilizerの転移制御とその選択性について詳細な調査を行う必要がある。
• キンギョソウ・トランスポゾンTem3の転移活性が形質変異に及ぼす影響

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1995年 -1995年 

  代表者 : 貴島 祐治

   

  Nivea^はアントシアン色素生合成の鍵酵素となる遺伝子座Niveaのプロモーター部位にTam3が挿入した対立遺伝子である。このNivea^はTam3の転移によって白花から斑入り花を生じる。この花弁の斑の発生頻度は温度や転移抑制遺伝子の有無などによっても異なってくる。本研究では斑入り花個体(Nivea^)と斑入り抑制個体(Stabilizer/Nivea^)およびwild type系統からゲノミックライブラリーをそれぞれ作成し、各ライブラリーよりTam3コピーの単離を試みた。その結果、今までにTam3に相同な配列を含む合計50個のクローンを精製した。得られたクローンについてはTam3近傍配列をTAIL-PCRによって増幅し、これをプローブに各コピーの転移挙動をRFLPやPCRによって調査した。その結果以下3つの知見を得た。1)Tam3はキンギョソウの染色体に散在している。2)Niveaなどの易変遺伝子座以外の多くのTam3コピーでも転移している。3)いくつかのTam3コピーについては例外的に染色体に固定され転移不能となっている可能性がある。 さらにTam3の転移活性に影響を及ぼす温度や転移抑制遺伝子以外の他の因子の存在についても調査した。同じNivea^を持つ2つの異なる系統HAM2およびHAM5について温度を一定にして斑の発生を観察するとHAM2はHAM5に対して顕著に多くの色素を生じていることが認められた。これはおそらく2系統の遺伝的差異によってTam3の切り出し活性に違いが生じたものと考えられるので両系統のF1種子を採り、これに関わる因子について遺伝学的調査を進めることにしている。
• 配偶体形成におけるキンギョソウ・トランスポゾンの転移機構

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1995年 -1995年 

  代表者 : 貴島 裕治

   

  本年度は斑入り花個体(Nivea^)と斑入り抑制個体(Stabilizer/Nivea^)およびwild type系統からゲノミックライブラリーをそれぞれ作成し、各ライブラリーよりTam3コピーの単離を試みた。その結果、今までにTam3に相同な配列を含む合計50個のクローンを精製した。得られたクローンについてはTam3近傍配列をTAIL-PCRによって増幅し、これをプローブに各コピーの転移挙動をRFLPやPCRによって調査を進めている。また、配偶体で特異的に切り出されるコピーを特定するためには、各系統の自殖後代が必要なのでそのためのF1種子の採種も行った。一方単離されたクローンを用いて、キンギョソウの異なる系統間で共通したDNA断片に挿入しているTam3コピーの候補を見出した。このようなTam3は何らかの原因で染色体に固定され、転移不能になったと考えられる。現在、その近傍配列の構造解析を進めている。トランスポゾンの配偶子での転移を詳しく調査するためには、体細胞での転移と区別することが重要となる。そこで今年度はNivea^の自殖後代を採取した。本実験はTam3がNivea遺伝子座から切り出される時、体細胞で起こったものが生殖細胞に伝達されると、その自殖後代ではすべて復帰型変異花弁を持つことになる。これに対して、生殖細胞で転移すると一部の個体しか復帰しないことを期待して行ったものである。今後Nivea^後代の花色を観察し、体細胞および配偶体レベルでの転移の頻度を明らかにした上でTam3の転移によって生じた両レベルにおけるNivea遺伝子座の構造変異についても解析を加える予定である。
• 翻訳後修飾としてのチロシン硫酸化の機能解明とその遺伝子工学への応用

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1994年 -1995年 

  代表者 : 水光 正仁, LIU Chauーchi, LIU Mingーche, 江藤 望, 西山 和夫, LIU ChauーChi, LIU MingーChe, 貴島 裕治

   

  本国際共同研究では翻訳後修飾としてのチロシン硫酸化の機能解明と遺伝子工学の産物即ちリコンビナント蛋白質の効率良いチロシン硫酸化を目的として研究した。2年目で最終年度の本年度は、チロシン硫酸化の機能解明を中心に行った。特にチロシン硫酸化は蛋白質の分泌のためのシグナルではないかということから、ゴルジ体に見出した硫酸化チロシン蛋白質結合蛋白質(レセプター蛋白質)の諸性質について以下のように研究した。 タンパク質が様々な機能を発現する際、翻訳後修飾と呼ばれる調節機構がある。この一つにチロシンの硫酸化がありフィブリノーゲンなどの分泌性タンパク質に関与している。この硫酸化は、トランスゴルジネットワーク中で3'-ホスホアデノシン 5'-ホスホサルフェートを硫酸供与体としTyrosylprotein sulfotransferase (以下TPSTと略)によって修飾される。すでに我々は、牛肝臓ゴルジ体画分中に硫酸化チロシンに対して結合親和性を示す分子量175Kの膜結合型タンパク質が発見した。これを、硫酸化チロシンタンパク質binding proteinと呼び以下TyrSPBPと略す。我々は、硫酸化チロシンタンパク質の多くが、分泌性タンパク質でありTPSTがトランスゴルジネットワーク中に存在することから、このTyrSPBPもトランスゴルジネットワーク中に存在し、分泌性タンパク質の細胞外輸送の調節に関与しているのではないかと考えた。今回、このTyrSPBPに注目し、結合親和性について検討した。このTyrSPBPは、糖鎖を持つ膜内在性の糖タンパク質であることはすでに報告した。そこで、はじめに、TyrSPBPの精製途中のミクロソーム画分中でトリプシン処理をしTyrSPBPの結合性について検討した。さらに、この糖鎖がその特異的機能を発揮するのに大きな役割をするのではないかと考え可溶化した後、グリコシダーゼで糖鎖を除去し結合性を見た。 本蛋白質の精製は、牛肝臓のTyrSPBPを可溶化した後硫酸化チロシン(TyrS)をリガンドとするアフィニテイークロマトグラフィーにより溶出し、ヒドロキシアパタイトを用い、エレクトロエリューションによって単一化した。今回、抗TyrSPBPモノクローナル抗体は、分子量175KのTyrSPBPを免疫し作製した。 精製過程における溶出画分、ミクロソーム画分をトリプシンで処理し、これらのTyrSとの結合性を検討した。その結果、TyrSPBPは、ミクロソーム画分中の親水性部位にTyrS結合部位を持つことが明らかとなった。 次に、抗TyrSPBPモノクロナル抗体のTyrSPBPに対する活性をELISAで調べた。ELISAを行うに当たり、イムノプレートの固体化抗原としてTyrSPBPを直接固定化させたものと、さらにチロシンが硫酸化されている分泌性タンパク質の牛由来のフィブリノーゲンをまず固定化したあとTyrSPBPを間接的に結合させたものとの2つで行った。その結果、TyrSPBPを直接固定化させたものよりどちらもフィブリノーゲン結合型の方が高い価になった。これは、TyrSPBPをフィブリノーゲンに結合させることによって立体構造が維持され抗体が認識しすくなっていると考えられた。さらに非特異的抗原としてフィブリノーゲン、牛血清アルブミンを用いたところ活性はほとんど見られなかった。次に、ミクロソーム画分をトリプシン処理したものを抗原として用い、同様な方法でアッセイしたところフィブリノーゲンに結合した方が価が高くなった。この理由も前述の様に、立体構造維持が考えられた。 次に、TyrSPBPを種々のグリコシダーゼで処理し、TyrSとの結合性を検討した。エンドHグリコシダーゼ処理による結果、TyrSPBPの結合性が全く見られないことからN型糖鎖が失われると同時にTyrSの結合親和性も失われることが明らかになった。 結論として、TyrSPBPはTyrS蛋白質を認識するのにN型糖鎖を必要とすることが明らかになった。さらに抗TyrSPBPモノクローナル抗体よりTyrSPBPがTyrSPと結合した立体構造を維持した状態の方が結合性は高く、さらにこの抗体は、分子量175kのTyrSPBPだけでなくトリプシン処理した分子量約90K,85KのTyrSPBPにも結合した。さらにこれらモノクローナル抗体の抗原認識部位には糖鎖が関与していることが考えられた。
• バイオテクノロジーによる遺伝資源の改良と食品製造

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1992年 -1994年 

  代表者 : 足立 泰二, 三浦 道雄, ルーター ズラータ, ボハネック ボルート, ヤヴォルニク イヴァン, クレフト フランカ, 明石 良, 高木 浩, 水光 正仁, 貴島 祐治, 薮谷 勤, 西山 和夫, ボルート ボハネッツ, ズラータ ルーター, ブランカ ヤヴォルニク, イヴァン クレフト, 足立 泰二

   

  本国際共同研究は、1980年当研究代表者である足立が当時ユ-ゴスラビアを構成するスロベニア州都リュグリアナ市において、国際シンポジウムに参加し、その後ソバの遺伝研究を国際共同研究として発展させた。リュブリアナ大学のクレフト教授、ヤヴォルニク教授はその時以来の共同研究者であり、1987年には、宮崎大学農学部とリュブリアナ大学生物工学部と、次いで1992年には、宮崎大学とリュブリアナ大学との大学間姉妹締結へと発展した。 姉妹大学の協定の本学術研究が開始されることになったのであるが、両国のおかれた農業、そして食文化の違いがあるにもかかわらず作物あるいは食材としての共通性も存在することに両者は共感し、本研究のテーマである、ソバを中心とした植物の遺伝資源と食品の製造行程の改善ないしは開発をバイオテクノロジー的視点に立って考察しようとしたものであった。 まず、植物資源としての改善策としては、これまでに日本、スロベニア双方の研究グループが集めているソバの種子貯蔵蛋白質の多様性に着目し、ダッタン種(自殖性)、宿根性のシャクチリソバ(他殖性)およびフツウソバ(他殖性)の可溶性蛋白質を電気泳動法によって分別した。前者が異なった分子種の多様性はあるものの、固体集団としては遺伝的に均一であったのに対し、後二者は他殖性であることから、当然ながらバンドパターンの固体変異が多様で、固体間の各バンドの遺伝分析を開始することになった。とくにフツウソバのばあい、本代表者等は宮崎在来の二倍体ソバからコルヒチンを用いて作出した同質四倍体、ミヤザキオオツグの自殖系統も保持しているので、これらを有効に活用することも本研究の副次的目的であった。さらにソバのアレルゲン蛋白の探索をも意図された。これまでのところ、両国の研究グループとも、遺伝分析はF_2及びF_3集団まで至り、最終的取りまとめ段階ではあるが、新知見を見出すまでには至っていない。しかし、主要な蛋白質のバンド、つまり、3万および4万ダルトンの分子量の可溶性蛋白分子種の消長についての遺伝解釈は可能となっており、アレルゲン蛋白との関係も今後解明が待たれる。 次いで、やはりソバの遺伝的改善を目途として、上記3主要種間に存在する育種障害をバイオテクノロジーによって展開しようとする試みは両グループによって精力的に取り組まれた。具体的にはダッパン種とフツウソバとのプロトプラストの融合によって、従来の有性生殖では不可能であった、体細胞雑種を作出した。現在までのところ融合産物はカルス増殖の段階に停まっているので完全植物を得るまでには至っていない。しかし、カルス細胞からDNAを抽出し、両親種と比較したところ、両種の遺伝的特性を有するものもあり、さらに再分化させることに努力しなければならない。 その他の資源作物としては、キャベツ、オオムギ、コムギ、タマネギ、についても展開した。 また、食品製造の問題としては、まず、食材としてのプロテインインヒビターの遺伝解析、アミノ酸構成の比較と改善についての情報交換ないしは、共同討議を行い今後の展開への期待を確認するとともに遺伝子操作法の検討がなされた。さらに、食品中の炭水化物が脂肪代謝にとって大変重要であることから、アミロースとアミロペクチンからなるデンプン質の問題も取り上げ、穀類やソバの高アミロース品種が、アミロースとの特別な構成をなしていることによるものであることを明らかにした。とくにデンプンの酵素的分解率を減少させること等も明らかになった。 これら3年間に両グループでなされた研究成果は、最初年度1994年12月スロベニア共和国のリゾート地、ログラで開催した国際コロキウム "農業への植物バイオテクノロジーのインパクト"となり、多大の成果が報告された。また、その会議録はProceedings of the International Colloquium on Impact of Plant Biotechnology on Agricutureとして出版された。
• Genetic variations underlying phenotypic variations in plants

  研究期間 : 1994年
• ソバの新品種育成と化学成分および栽培特性の比較検討

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1990年 -1991年 

  代表者 : 足立 泰二, 西山 和夫, 三浦 道雄, 貴島 祐治, 藪谷 勤

   

  1.選抜と組合せ これまで当地方に適合した宮崎在来普通ソバの系統をコルヒチン処理して、人為同質四倍体品種“みやざきおおつぶ"を育成・登録した。本品種は南九州地方で奨励品種又はそれに準ずる取扱いを受けているが、さらに稔性向上のため、個体選抜を行ない、採種法の検討も実施した。各系統には有望なものもあるので目下デ-タを取りまとめ中であり、さらに世代を重ねて一層の稔性向上に努めたい。 また、昨年より実施の特定組合せの交雑にも重点を置き、普通ソバ×宿根ソバ,普通ソバ×ダッタンソバ,ダッタンソバ×宿根ソバの試のほか、タッタン種と宿根種との複二倍体と言われているギガンチウム種と四倍体普通ソバとの交雑を試みた。いずれも受粉後の幼胚は初期に崩壊をしたため胚培養を実施した。現在までのところ雑種を確認するまでに至っていない。 2。栽培特性の比較 “みやざきおおつぶ"の品種特性を把握すべく,4品種の草型,稔性などを多年にわたり調査し、ほゞ完全にすることができた。栽培上の留意点をも含めて耕種基準を呈示できる段階までになった。 3.化学特性の比較と改善策 ソバの蛋白質は良質であることが示されているが、今回は可溶性タンパク質の電気泳動特性を遺伝学的観点から考察した。穀粒の一部を蛋白質の分析に一部供試し、その残部を利用して個体育成をし、特定交配組合せの後代検定をして遺伝分析を実施した。今後一層の解析が進められるものと期待されている。
• 植物のバイオテクノロジ-手法を用いた育種障害の克服

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1988年 -1990年 

  代表者 : 足立 泰二, ミラエリナ ネシコビッケ, オスロニク ボリス, ボハネック ボルート, ヤウ゛オルニク ブランカ, クレフト イウ゛ァン, 池田 一, 高木 浩, 水光 正仁, 貴島 祐治, 薮谷 勤

   

  本国際学術研究(大学間共同研究)は1980年次来関係教官の間で実施されてきた国際共同研究の上に、1987年国際学術交流協定を結んだユ-ゴスラビア国リュブリアナ大学生物工学部のグル-プとの間で共通認識のもとに実施されたものである。 植物の遺伝的変異拡大を図るためには、近縁野生種を探索・導入するほか、従来の交雑育種法の壁を打破しなければならず、これらの解決にバイオテクノロジ-手法を活用し無性的遺伝子交換をすることが開発されなければならない。本研究はかゝる観点から育種障害を克服するための諸手法、とくに組織培養法の適用と遺伝子操作にかゝわる周辺領域について両大学の教官を中心に進めた。得られた成果の概要は次のとおりである。 1.細胞融合:イネ科牧草,ソバ,トマト等でプロトプラストを単離し、融合を実施した結果、一部の種においては雑種の確認をrRNAをコ-ドする遺伝子の相同性で行なうことができた。 2.遺伝子操作:ベタレイン色素合成に関与するチロシナ-ゼの活性を系統間差として把え、生合成過程での遺伝子想定が可能となった。また、形質発現と関連して、翻訳後のチロシンの硫酸酸化現象を植物カルスを用いて把えようとしたが、動物とは異なって翻訳後のチロシンの硫酸化は生じておらず、形質発現段階の遺伝子の作用変更を見出すまでには至らなかった。 3.培養法の検討:植物カルスの増殖と分化能に関連する問題として培地中の亜鉛含量との相関性を調査し、とくに分化能とは相関は認めなかったが、増殖量との間に相関を認めることができた。 4.園芸植物の培養:アヤメ属植物の種間交雑育種を展開しているが、本共同研究期間中カキツバタメハナショウブの人為複二倍体における細胞学的特性を調査するとともに、交雑不和合性の克服とアヤメ属の野生種探索のためにユ-ゴスラビア国で調査、研究討論する中で、クレフト教授等から得た本属植物の培養技術上の知見は上述の研究遂行上貴重な情報となり得た。 5.ソバ粒内蛋白:本研究を展開中可溶性蛋白質のSDSーPAGE 電気泳動法の適用を両グル-プで論議し、遺伝マ-カ-としての蛋白質に着目した実験を行った。他直性作物のソバ粒の一小片を使用し、かつ、その固体を播種育成し、特定組合せ個体間での遺伝様式の検討が可能になった。今後の共同研究の展開に貴重な資料を提供するものである。 なお本共同研究の最終年度成果報告会を兼ねて国際コロキウムを計画したところ、参加国10、外国人16名を含む総数80名の研究集会が開催できた。アメリカ、ソ連、ドイツ、日本等の研究者のほか、フィリピン、中国、韓国、スリランカ等の研究者の活発な意見討論がなされ、国内からも北道海・山形・名古屋大学等の参加を見た。新しい手法展開のみられる一方、従来の育種法の重要性も論議され、育種障害の克服は古くて新しい問題であることを改めて認識する結果となった。
• 植物プロトプラストを利用した花色遺伝子の交換系開発

  日本学術振興会：科学研究費助成事業

  研究期間 : 1988年 -1989年 

  代表者 : 足立 泰二, 貴島 祐治

   

  本研究は従来から遺伝分析の進めて来たマツバボタン属植物の系統を用い、花色形質を取り上げ、標的遺伝子、酵素等の特定化、分離・抽出を試みる一方、プロトプラストへの取り込み、色素発現細胞との融合等新らしい遺伝子交換系開発を目指して実施したものである。得られた結果の概要は次の通りである。 1)ベタレイン色素高生産性細胞株を見出そうとして、マツバボタン各系統の実生由来のカルスを培養する中で色素形成は光照射に依存し、照射方法を工夫しながら10ケ月にわたって高色素生産株を選抜した。色素生産能力は当初の無選抜株に比し、約4倍量を示した。 2)次に培養系統ならびに生体各部位からプロトプラストを単離・培養し生理活性の高いものを得た。また、カルス小塊の段階で微量の色素を抽出し、HPLCを用いた検定法を開発し、形質の発現をチェック出来ることを確認した。 3)一方、色素形成に関与する遺伝子作用の検討と色素合成過程に働く酵素の特定化には多くの時日を要した。ベタレイン色素の前駆体であるチロシンが、有色系統のある発育段階で異常に蓄積される事実を発見し、チロシンカからド-パおよびベタラミン酸への合成過程で2つの異なる遺伝子作用を推定し得た。 4)さらに、同花色素の前駆体合成に関わる酵素タンパク質を特定するため、SDS-PAGE電気作動法を用いて検討したところ、特異的タンパク質を数種見出し、目下基質特異性を調べ、単離および一次構造決定を試みている。 プロトプラストへの特定遺伝子導入策および異系統細胞との融合操作については具体化を工夫中である。

産業財産権

• 特願2010-64232:イネコシヒカリの産地判別用プライマーセット及びイネコシヒカリの産地判別方法  2010年03月19日

  貴島 祐治
• 特開2004-121032:イネの個体識別方法及びトランスポゾンを含む塩基配列  2004年04月22日

  貴島 祐治  

  2002-286628
• 核移行に対する阻害活性を有するタンパク質およびこれを用いたタンパク質の核移行制御方法

  2005-046553