花粉の核性を支配する分子機構の解明

• Project/Area Number: 17658005
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 坂本 亘 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (20222002)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 花粉形成 / シロイヌナズナ / プラスチド / ミトコンドリア / 花粉分裂 / 花粉 / 配偶子形成

Research Abstract

本研究では、作物における花粉形成の分子機構を明らかにするため、分子遺伝学的手法により成熟花粉の形成に関わる遺伝子を単離して解析する。特に本研究では、花粉形成の中でも核分裂とDNAの代謝を制御するメカニズムに着目し、(1)なぜ成熟花粉には生殖核数に多様性があるかと、(2)オルガネラDNAが片親遺伝する制御機構、について分子機構を解明して育種へ応用するための基盤的研究を行った。(1)については昨年度までに花粉第2分裂に異常を示すシロイヌナズナ変異体nikakuを単離して原因遺伝子を同定した。この遺伝子は雄原細胞特異的に発現するmyb転写因子をコードすることが明らかとなった。この遺伝子プロモーターにより緑色蛍光タンパク質GFPを発現させると、精細胞特異的にGFPが局在することを確認した。
今年度は、上記の変異体の他に成熟花粉でオルガネラDNAが残存する変異体について解析を進めた。通常の野生型成熟花粉では栄養細胞にはオルガネラDNAがDAPIなどのDNA特異的蛍光色素では染色されないが、得られた変異体ではこれらが細かい顆粒状に観察される。1411では、花粉の変異に加えて、葉に若干の斑入りを生じるため、多面的な作用をすると予想された。今年度は、単離された変異体(#1411)についてさらに解析を進め、マップベースクローニングに必要なF2個体の育成と解析を行った。その結果、遺伝子領域を第2染色体の約700kb領域に特定することができた。上記の1411変異体の他にも同様の形質を示す変異体を得ており、これらの解析も同時に行った。

Research Products

• [Journal Article] Protein degradation machineries in plastids. (2006)
  • Author(s): Sakamoto, W.
  • Journal Title: Annual Review Plant Biology 57 Pages: 599-621
• [Journal Article] Differences in DNA amount in each mitochondrion in tobacco cultured cell and rice root. (2006)
  • Author(s): Takanashi, H., Arimura, S., Sakamoto, W., Tsutsumi, N.
  • Journal Title: Genes and Genetic Systems 81 Pages: 215-218
• [Journal Article] Activation of an ER-body-localized β-glucosidase via a cytosolic binding partner in damaged tissues of Arabidopsis thaliana. (2005)
  • Author(s): Nagano, A.J., Matsushima, R., Hara-Nishimura, I.
  • Journal Title: Plant and Cell Physology 46 Pages: 1140-1148
• [Journal Article] FtsH proteases in chloroplasts and cyanobacteria. (2005)
  • Author(s): Adam, Z., Zaltsman, A., Sinvany-Villalobo, G., Sakamoto, W.
  • Journal Title: Physiologia Plantarum 123 Pages: 386-390