나라첨단과학기술대학원대학의 연구그룹은 전 게놈(유전정보)과 유전자 발현의 망라적인 해석방법으로 아스파라거스의 암컷을 결정하는 성결정 유전자를 세계 최초로 발견했다.이번 성과는 기초 생물학 연구소, 도쿠시마 대학, 도호쿠 대학, 규슈 대학, 도쿄 대학과의 공동 연구에 의한 것이다.
아스파라거스는 포유류와 마찬가지로 XY형 성염색체를 가지고 XY로 수컷주, XX에서 암주가 된다.수컷주와 암주에서는 꽃 이외에 형태차가 거의 없고, Y염색체 상에 성결정 유전자가 코드되어 있다고 생각되어 왔지만, 그 실체는 불분명했다.
이번, 고속 시퀀서(DNA 해석 장치)를 이용하여, 수컷만으로 발현하고 있는 유전자를 찾은 결과, 전사 인자를 코드하는 유전자(MSE1라고 명명)를 가지는 것은 수주만으로, Y 염색체상 에 있는 것을 알았다.또, MSE1 유전자는 꽃의 발달 초기에 수술에서만 발현·기능하고 있는 것도 판명.게놈 편집 기술을 사용하여 검토 한 결과, Y 염색체에 코딩 된 MSE1 유전자가 꽃 발달 중에 수술에서 발현되어 정상적인 수술을 발달시킴으로써 수컷 꽃을 형성하는 것으로 나타났습니다. 했다.
또한, 전체 게놈 해석에 의해 X 염색체에도 MSE1 유전자의 존재가 판명되었지만, 유전자로서의 기능은 잃고 있었다.이것은 아스파라거스의 조상이 암컷을 아울러 가진 양성 꽃이었지만, 수술의 발달에 필요한 MSE1 유전자가 변이에 의한 기능 상실에 의해 X 염색체가 되었다는 것을 나타낸다.기능 정상적인 MSE1 유전자를 가진 염색체는 Y 염색체가 되어 수컷과 암컷이 탄생한 것이라고 한다.
이번 연구는 식물의 암컷은 양성 꽃에서 진화했다고 예상했던 다윈의 진화설을 처음으로 실증한 것이다.향후 양성 꽃과 암컷을 인위적으로 변환하는 기술 개발 등 식물 육종에 도움이 될 것으로 기대된다.
