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アブラナ科植物における近縁種花粉の排除機構を担う認識分子の解明

Research Project

Project/Area Number 19J01563
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

加藤 義宣  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords種間不和合性 / 生殖障壁 / 受粉過程 / アブラナ科 / 膜タンパク質複合体
Outline of Research at the Start

多くの被子植物は風や昆虫に花粉を媒介させて受粉を行うことによって子孫を残す。このとき、同種の花粉だけでなく異なる植物種の花粉も媒介されてしまい、これらの花粉管の雌蕊への侵入を許してしまうと同種花粉の受精率が低下してしまうと考えられる。異種花粉の侵入を防ぐ「種間不和合性」は重要な生理的意義を持つと考えられるが、その具体的なメカニズムはこれまで明かされていない。本研究では、異種花粉拒絶に関わる初の因子として同定されたタンパク質であるSTIGMATIC PRIVACY 1を手がかりにし、異種花粉を排除する具体的な分子装置の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

植物は風や昆虫に花粉を媒介させることで、離れた場所にいる個体と遺伝情報を交換しながら子孫を残す。一方で、異なる植物種の花粉も媒介されてしまうことがあり、これらの花粉管の雌蕊への侵入を許してしまうと同種花粉の受精率が低下してしまうと考えられる。従って異種花粉の侵入を防ぐ「種間不和合性」は重要な生理学的意義を持つと考えられるが、具体的なメカニズムがこれまで明らかにされたことはない。
本研究では、アブラナ科種間不和合性に関わる初の因子として同定されたSTIGMATIC PRIVACY 1 (SPRI1) の生化学的な解析を通じて、SPRI1が関わる種間不和合性機構の分子的なメカニズム解明を目的としている。本年度は、昨年度絞り込みを行ったSPRI1タンパク質と相互作用する因子の候補の解析を行った。当該因子の欠損株において、異種花粉の受粉アッセイを実行した。その結果、種間不和合性が著しく弱まった変異体を見出すことに成功した。発見した新規因子の分子機能に迫るべく、蛍光タンパク質を付加した形質転換体を作出し、葉をサンプルとした共免疫沈降を行ったところ、新規因子に結合したタンパク質候補についても見出した。
また別のアプローチから、新規の種間生殖障壁に関わる因子を探索するべく、種間和合となったシロイヌナズナ野外系統に蓄積する原因遺伝子の同定に着手した。異種花粉 (サンドストック; Malcolmia littorea) を拒絶する系統と受容する系統のかけ合わせF2世代の植物を取得し、一部の組み合わせは先行して次世代シーケンスを用いたバルクDNA分離分析を行った。解析の結果、原因遺伝子を持つと思われるゲノム領域の絞り込みに成功した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] The Pentatricopeptide Repeat Protein PGR3 Is Required for the Translation of petL and ndhG by Binding Their 5′ UTRs2021

    • Author(s)
      Higashi Haruka、Kato Yoshinobu、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Nakamura Masayuki、Nishimura Yoshiki、Takenaka Mizuki、Shikanai Toshiharu
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Issue: 7 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa180

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 花粉発芽におけるシロイヌナズナVPS13タンパク質の分子機能について2021

    • Author(s)
      藤井壮太、Surachat Tangpranomkorn、五十嵐元子、石綱史子、加藤義宣、鈴木孝征、高山誠司
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アブラナ科種間不和合性を担うSTIGMATIC PRIVACY 1のシロイヌナズナ系統間における生化学的比較解析2020

    • Author(s)
      加藤義宣、木村友香、高山誠司、藤井壮太
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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