受粉におけるRNaseを介した自他識別機構のライブセル解析

• Project/Area Number: 10J05057
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 角井 宏行 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 自家不和合性 / S-RNase / SLF / マイクロチップ / 自家不和合成

Research Abstract

ペチュニアの花粉管を観察する上での最大の障害は花粉管が伸長するめしべの組織が非常に厚く、自家蛍光が強いため観察が非常に困難であることである。花粉管は培地中でもある程度伸長するため、透明な培地の中での観察も有効であると考えられたが、培地には厚さがあるため花粉管が上下に伸長してしまい顕微鏡で観察する際に焦点がずれてしまうという問題があった。そこで東山ERATOナノ工学グループとの話し合いを行ったところ、マイクロチップを用いることでこの培地の厚さの問題を解決できると考えられた。マイクロチップは透明なシリコン樹脂(PDMS)を型に流し込むことで作製することができる。型は縦、横、高さをマイクロメートル単位で精密に設計できるため、高さを花粉管1本が通れる高さに設計することで花粉管の焦点を合わせたまま観察できるようになった。実際に花粉管がこのマイクロチップ内の通路を通過するかどうかを通路内にペチュニア用の培地で満たした状態で観察したところ、通路内を花粉管が伸長する様子が観察された。
本研究の目的はS-RNase型の自家不和合性を制御する花粉側の因子であるSLFとめしべ側因子であるS-RNaseの局在を明らかにすることである。SLFとTagRFPが融合したペチュニア形質転換体に続いて本年度ではS-RNaseとGFPが融合した形質転換体を得た。これらの形質転換体のコンストラクトが正常に機能すれば同じタイプの花粉を拒絶するはずであり、自己のタイプを解毒できるSLFをもつ花粉を受粉すると花粉が伸長するはずである。まず自己のタイプの花粉を人工授粉した。その結果、果実部分が肥大せずに枯れることが確認された。これは受精が失敗した時に特有の形態である。今後例数を増やしこの現象が本当に起きているかを確認する。

Research Products

• [Journal Article] Identification of an S-RNase binding protein 1 (SBP1) homolog of apple (Malus x domestica) (2013)
  • Author(s): Mai F. Minamikawa, Daisuke Fujii, Hiroyuki Kakui, Nobuhiro Kotoda, Hidenori Sassa
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: (印刷中)(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural features of the S locus of apple (2012)
  • Author(s): Hidenori Sassa, Sanhong Wang, Mai Minamikawa, Hiroyuki Kakui, Shinji Kikuchi, Takato Koba
  • Journal Title: Acta Horticulturae Volume: 967 Pages: 89-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequence divergence and loss-of-function phenotypes of S locus F-box brothers genes are consistent with non-self recognition by multiple pollen determinants in self-incompatibility of Japanese pear (Pyrus pyrifolia) (2011)
  • Author(s): Hiroyuki Kakui, Masaki Kato, Koichiro Ushijima, Miyoko Kitaguchi, Shu Kato, Hidenori Sassa
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 68 Issue: 6 Pages: 1028-1038
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04752.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of SCAR and CAPS markers linked to a recessive male sterility gene in lettuce (Lactuca sativa L.). (2011)
  • Author(s): Hayashi M, Ujiie A, Serizawa H, Sassa H, Kakui H, Oda T, Koba T
  • Journal Title: Euphytica Volume: (未定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Apple S locus region represents a large cluster of related, polymorphic and pollen-specific F-box genes. (2010)
  • Author(s): Minamikawa M, Kakui H, Wang Sh, Kotoda N, Kikuchi S, Koba T, Sassa H
  • Journal Title: Plant molecular biology Volume: 74 Pages: 134-154
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ニホンナシにおける雌ずい側自家和合性変異ハプロタイプの花粉側特異性の解析 (2011)
  • Author(s): 角井宏行, 加藤雅樹, 牛島幸一郎, 加藤修, 北口美代子, 佐々英徳
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Analysis of pollen-part S specificity of S4sm, a stylar-part self-compatible S haplotype in Japanese pear (2011)
  • Author(s): 角井宏行, 加藤雅樹, 牛島幸一郎, 加藤修, 北口美代子, 佐々英徳
  • Organizer: 名大GCOE「システム生命科学の展開生命機能の設計」第5回りトリート
  • Place of Presentation: 長浜ロイヤルホテル
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Presentation] Sequence divergence and loss-of-function phenotypes of S locus F-box brothers genes are consistent with non-self recognition by multiple pollen determinants in self-incompatibility of Japanese pear (2011)
  • Author(s): Hiroyuki Kakui, Masaki Kato, Koichiro Ushijima, Miyoko Kitaguchi, Shu Kato, Hidenori Sassa
  • Organizer: Annual meeting of American Society of Plant Biology
  • Place of Presentation: Minneapolis convention Center
  • Year and Date: 2011-08-11
• [Presentation] ニホンナシのRNaseを介した自家不和合性機構の解析 (2010)
  • Author(s): 角井宏行
  • Organizer: 日本育種学会・中部部会
  • Place of Presentation: 愛知教育大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-12-11
• [Presentation] ニホンナシにおける雌ずい側自家和合性変異ハプロタイプS4smの花粉側特異性の解析 (2010)
  • Author(s): 角井宏行
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学(秋田県)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] Analysis of pollen-part S specificity of S4sm, a stylar-part self-compatible S haplotype in Japanese pear. (2010)
  • Author(s): Hiroyuki Kakui
  • Organizer: XXI International Congress on Sexual Plant Reproduction
  • Place of Presentation: University of Bristol (United Kingdom)
• [Remarks] 名古屋大学 理学研究科 生殖分子情報学研究室
  • URL: http://www.higashiyama-lab.com/
• [Remarks] 千葉大学 園芸学部 遺伝育種学研究室
  • URL: http://www.h.chiba-u.jp/iden/index.html
• [Remarks] 名古屋大学理学研究科生殖分子情報学研究室
  • URL: http://www.higashiyama-lab.com/
• [Remarks] 千葉大学園芸学部遺伝育種学研究室
  • URL: http://www.h.chiba-u.jp/iden/index.html
• [Remarks] 名古屋大学 理学研究科 生殖分子情報学研究室
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b3/
• [Remarks] 千葉大学 園芸学部 遺伝育種学研究室
  • URL: http://www.h.chiba-u.jp/iden/index.html