二本目の花粉管誘引を利用する多精拒否機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K14541
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 横浜市立大学 (2016-2017); 名古屋大学 (2015)
• 研究代表者: 丸山 大輔 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (80724111)
• 研究協力者: 東山 哲也 ; 河島 友和 ; Berger Frederic
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 重複受精 / 花粉管 / 卵細胞 / 中央細胞 / 多花粉管拒否 / 多精拒否 / シロイヌナズナ / 助細胞胚乳融合 / 精細胞 / 胚乳 / 助細胞 / 細胞融合

研究成果の概要

被子植物は稀に侵入する2本目の花粉管によって受精卵が重ねて受精をしないよう，精細胞を拒絶する仕組みを持つ．この多精拒否の仕組みを調べるため，2本目の花粉を高頻度に誘引するシロイヌナズナ変異体で精細胞を含む花粉管内容物の挙動を調べた．その結果，花粉管内容物が受精領域に留まるという予想に反し，約5%という高い割合で胚乳まで到達している様子が観察された．この多精の回避に有効と思われるユニークな現象について様々な変異体を用いた解析を行ったところ，受精した胚珠における助細胞と胚乳の融合を必要とすることが推測された．これを検証するため，助細胞胚乳融合に欠損を示す変異体を探索，その分離に成功した．

研究成果

• [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
• [国際共同研究] Kentucky University(米国)
• [雑誌論文] A pharmacological study of Arabidopsis cell fusion between the persistent synergid and endosperm. (2018)
  • 著者名/発表者名: Motomura K, Kawashima T, Berger F, Kinoshita T, Higashiyama T, Maruyama D.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 131 号: 2 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1242/jcs.204123
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhao, X., Bramsiepe, J., Van Durme, M., Komaki, S., Prusicki, M.A., Maruyama, D., Forner, J., Medzihradszky, A., Wijnker, E., Harashima, H., Lu, Y., Schmidt, A., Guthorl, D., Logrono, R.S., Guan, Y., Pochon, G., Grossniklaus, U., Laux, T., Higashiyama, T., Lohmann, J.U., Nowack, M.K., Schnittger, A.
  • 雑誌名: Science 巻: 356 号: 6336
  • DOI: 10.1126/science.aaf6532
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines (2017)
  • 著者名/発表者名: Mina Ohtsu, Yoshikatsu Sato, Daisuke Kurihara, Takuya Suzaki, Masayoshi Kawaguchi, Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 2107-2115
  • DOI: 10.1007/s00709-017-1105-0
  • NAID: 120006382262
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pollen tube contents initiate ovule enlargement and enhance seed coat development without fertilization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasahara R., Notaguchi M., Nagahara S., Suzuki T., Susaki D., Honma Y., Maruyama D., Higashiyama T.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 2 号: 10 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1126/sciadv.1600554
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The end of temptation: the elimination of persistent synergid cell identity (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 34 ページ: 122-126
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2016.10.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell fusion and nuclear fusion in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
  • 雑誌名: Seminars in Cell & Developmental Biology 巻: 60 ページ: 127-135
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2016.07.024
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fertilization-independent Cell-fusion between the Synergid and Central Cell in the Polycomb Mutant (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Motomura, Frederic Berger, Tomokazu Kawashima, Tetsu Kinoshita, Tetsuya Higashiyama, Daisuke Maruyama
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 41 号: 2 ページ: 121-125
  • DOI: 10.1247/csf.16010
  • NAID: 130005405450
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism. (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔、Ronny Völz、竹内英憲、森稔幸、井川智子、栗原大輔、河島友和、植田美那子、伊藤正樹、梅田正明、西川周一、Rita Groß-Hardt、東山哲也
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定 号: 4 ページ: 907-918
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.03.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Selective Elimination in Multinucleate Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Tomokazu Kawashima, Tetsuya Higashiyama
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 6 号: 31 ページ: 30447-30448
  • DOI: 10.18632/oncotarget.5450
  • 査読あり
• [雑誌論文] BiP3 supports the early stages of female gametogenesis in the absence of BiP1 and BiP2 in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Toshiya Endo, Shuh-ichi Nishikawa
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 10 号: 7 ページ: e1035853-e1035853
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1035853
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Analysis of the structure surrounding the egg cell in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Susaki, D., Oi, T., Tomomi S., Izumi, R., Enomoto, S., Arai, S., Kinoshita, T., Maruyama., D.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Reception of pollen tube contents by the endosperm. (2018)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Daichi Susaki, Tetsuya Higashiyama Tetsu Kinoshita
  • 学会等名: The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
• [学会発表] 助細胞は精細胞の放出先の位置を制御する微小流路として機能する (2017)
  • 著者名/発表者名: 須崎 大地、東山 哲也、木下 哲、丸山 大輔
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 植物システムを支える運命の分岐点 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔、東山哲也
  • 学会等名: 日本細胞生物学会
  • 発表場所: テルサ京都（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-15
• [学会発表] 花粉管誘引停止を引き起こす助細胞胚乳融合の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔, 武内秀憲, 森稔幸, 井川智子, 河島友和, Frédéric Berger & 東山哲也
  • 学会等名: BMB2015 シンポジウム「受精を支える分子とそれを取り巻く分子環境」
  • 発表場所: 神戸市（神戸ポートアイランド）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 新奇の植物細胞融合による花粉管誘引停止機構の発見 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔, Voelz. R., 武内秀憲, 森稔幸, 井川智子, 河島友和, 西川周一, Gross-Hardt R. & 東山哲也
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会シンポジウム「花から種子へ ― 稔りを巡る研究の新展開」
  • 発表場所: 新潟市（朱鷺メッセ）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] 細胞融合による急速な助細胞排除機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Ronny Voelz, Hidenori Takeuchi, Toshiyuki Mori, Tomoko Igawa, Daisuke Kurihara, Tomokazu Kawashima, Minako Ueda, Masaki Ito, Masaaki Umeda, Shuh-ichi Nishikawa, Rita Gross-Hardt, Tetsuya Higashiyama
  • 学会等名: 日本植物形態学会第２７回大会
  • 発表場所: 新潟市（朱鷺メッセ）
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] 花粉管誘引を停止させる助細胞の排除は細胞融合によって起こる (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔, Voelz R., 武内秀憲, 森稔幸, 井川智子, 河島友和, 西川周一, Gross-Hardt R. & 東山哲也
  • 学会等名: 第27回高遠シンポジウム
  • 発表場所: 滋賀県大津市（延暦寺会館）
  • 年月日: 2015-08-26
• [学会発表] 細胞融合による急速な助細胞排除機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔, Voelz. R., 武内秀憲, 森稔幸, 井川智子, 河島友和, 西川周一, Gross-Hardt R. & 東山哲也
  • 学会等名: 第６７回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 東京都（タワー船堀）
  • 年月日: 2015-06-30
• [図書] Plant Germline Development (2017)
  • 著者名/発表者名: Susaki, D., Maruyama, D., Yelagandula, R., Berger, F., Kawashima, T.
  • 出版者: Humana Press, New York, NY
  • ISBN: 9781493972869
• [備考] 植物の受精における細胞融合による残存助細胞の迅速な排除
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/10061.