受精を引き金とする老化：イネ生殖組織由来の老化誘導シグナル分子の同定

• Project/Area Number: 18J02251
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Science in genetics and breeding
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 大西 由之佑 横浜市立大学, 木原生物学研究所 植物エピゲノム科学部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 被子植物 / イネ / 受精 / 初期胚発生 / 老化 / 開花

Outline of Annual Research Achievements

被子植物の重複受精は、次世代の植物体となる受精卵（のちの胚）と、発生中の胚と発芽時の幼植物体に栄養分を供給する初期胚乳細胞（のちの胚乳）を生む。これら胚と胚乳は, 母体からの積極的な栄養供給を受けることで種子形成を完遂するが、この種子形成に伴い、母体植物は成長維持から次世代支援への生活環の移行、つまり老化を起こす。これまで、この種子形成の開始（開花に伴う受精）と老化の連動は古くからその関連が指摘されてきたが、葉組織における生理・遺伝学的な老化メカニズムの解析が進む一方で、未だその種子形成の開始と母体植物の生活環の変化を介在する分子メカニズムの正体は明らかにされていない。そこで、報告者はこの詳細を明らかにするため、人工気象機による一定環境下で栽培されたイネを用いて、受精の有無と母体植物の生活環移行との関連性を調査する。
採用第1年度目では、イネの老化様式を理解するために、人工気象機内で栽培したイネの形質と老化の進行度として開花後の葉の葉緑素量を計測した。さらに同様の測定を、花序を半分数除去する、花序を全て除去するなど、外因的に受精条件を変更したイネ個体に対しても実施した。採用第2年度目では、それら計測した項目値間における相関係数を算出し、人工気象機内で栽培されたイネにおける老化進行の体系化を行うことで、受精の有無と老化進行を評価する受精-老化評価系を確立した。この評価系を用いて、外因的な受精条件の変化が及ぼす母体植物体の黄化進行への影響を解析したところ、花序の切除数に応じて葉の黄化開始日・黄化速度が変動することが示され、それらが受精の有無による影響を受けることが示唆された。採用第3年度目では、母体植物体の生活環の変化と受精を介在する因子を特定するために、受精卵において起こる変化のうち、受精に伴い発現する受精卵遺伝子群に着目し、その発現メカニズムの解析を進めた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Plasmogamic paternal contributions to early zygotic development in flowering plants. (2020)
  • Author(s): Ohnishi Y, Kawashima T.
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 11 Pages: 871-871
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.00871
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sperm entry into the egg cell induces the progression of karyogamy in rice zygotes. (2019)
  • Author(s): Ohnishi Y*, Kokubu I, Kinoshita T, Okamoto T.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1656-1665
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz077
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 被子植物の受精に伴うカルシウム応答性遺伝子発現およびpaternal/maternal mRNA degradationの最初の報告 (2019)
  • Author(s): 大西由之佑, 永田博基, 戸田絵梨香, 國分巌, 岡本龍史, 木下哲
  • Organizer: 日本植物学会第83回大会（仙台）
• [Presentation] 精細胞侵入に伴う細胞内Ca2+レベルの上昇はイネ受精卵内の核合一を促進する (2018)
  • Author(s): 大西由之佑, 國分巌, 岡本龍史
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会
• [Presentation] Paternal role for progression of nuclear fusion in rice zygotes. (2018)
  • Author(s): Ohnishi Y, Kokubu I, Okamoto T.
  • Organizer: 25rd International Congress on Sexual Plant Reproduction
  • Int'l Joint Research