花粉表層の立体構造エキシンの形態を決める細胞壁多糖の鋳型機能とその構築機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
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| Project/Area Number |
15H01229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石黒 澄衛 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (50260039)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 花粉 / 細胞壁多糖 / アラビノガラクタン / ペクチン / キシラン / シロイヌナズナ / 形態形成 / 生殖 / 植物 / 発生・分化 / 遺伝子 / 分子遺伝学 / 細胞生物学 / 立体構造形成 / バイオプラスチック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナの花粉の外壁（エキシン）は、網状のテクタムが花粉表面から多数の柱（バキュラ）で持ち上げられた形の立体的な構造物である。網目構造の形成にはいずれも細胞壁多糖であるペクチンとキシランが重要な働きをしていることが前年度の研究からわかっている。本年度はこれも細胞壁多糖の一種であるアラビノガラクタンの役割について詳細に解析した。免疫染色実験から、アラビノガラクタンは四分子期の小胞子の表面に、ペクチンやキシランよりもやや遅れて現れた。その後、四分子が壊れて遊離小胞子になると、はじめはエキシンの外表面を覆うように、次いで花粉表面とテクタムの間を埋めるように多量のアラビノガラクタンが沈着する様子が観察できた。このアラビノガラクタンを生合成できないkaonashi4 (kns4) 突然変異体では、エキシンが異常に薄くなる表現型と、花粉四分子の始原細胞壁が分解されないため小胞子が葯室に分散できないという表現型が同時に現れた。この結果から、アラビノガラクタンにはテクタムを持ち上げてエキシンを厚く立体的にする機能に加え、始原細胞壁を分解する機能があることがわかる。エキシンの原料（スポロポレニン）はタペート細胞で作られて小胞子表面に供給されることから、葯室に分散できない小胞子はスポロポレニンをうまく受け取れず、エキシンの発達が不十分になるのだろう。アラビノガラクタンはさまざまな細胞の細胞壁に存在しているが、実験的にその役割を示した研究は少ない。本研究はエキシンの形成というアラビノガラクタンの機能の一つを実証したことに大きな意義がある。二年間の研究から、エキシンの形成にはペクチン、キシラン、アラビノガラクタンという三つの細胞壁多糖が重要な働きを持つことが明らかになった。細胞外にエキシンのような複雑な構造物を作ることができるのは、細胞壁を持つ植物ならではの能力だと言えるかもしれない。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] KNS4/UPEX1: A type II arabinogalactan β-(1,3)-galactosyltransferase required for pollen exine development2017
Author(s)
Suzuki, T., Narciso, J.O., Zeng, W., van de Meene, A., Yasutomi, M., Takemura, S., Lampugnani, E.R., Doblin, M.S., Bacic, A. and Ishiguro, S.
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 173
Issue: 1
Pages: 183-205
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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