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卵細胞被覆構造体の解析を起点とする配偶子融合のメス側因子の探索

Publicly Offered Research

Project AreaDetermining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction
Project/Area Number 17H05846
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

丸山 大輔  横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (80724111)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords重複受精 / シロイヌナズナ / 受精領域 / 卵細胞 / 中央細胞 / 助細胞 / 精細胞 / 花粉管 / 細胞壁 / FIB-SEM / ブリーシンガメン
Outline of Annual Research Achievements

被子植物の種子形成は、花粉管から放出された2つの精細胞が種子の前駆組織である胚珠へと届けられ、その内部にある卵細胞と中央細胞を重複受精させることで始まる。このとき、卵細胞と中央細胞の間には精細胞を受け入れるための、いわば受精領域とよぶべき場が一過的に出現をするが、現在までに受精領域の役割はほとんど明らかになっていない。われわれは、受精領域がつくられる前の卵細胞と中央細胞の間の連続電子顕微鏡像をFIB-SEMで取得し、180 nm間隔で選択した66枚の画像の三次元像を構築して卵細胞を覆うパッチ状の細胞壁構造の存在を示した。平成30年度ではピッチの密度を90 nmにした計132枚のトレース画像から三次元構築を行い、パッチ状構造の細部の形態をより滑らかに表現することができた。このパッチ状の細胞外構造は卵細胞から特異的に分泌される蛍光タンパク質を用いることで、共焦点顕微鏡によっても観察することができる。そこで卵細胞の分泌を阻害することで、このパッチ状構造の形成も止めることができるのではないかと考えた。この仮説を調べるため、平成30年度ではCOPII小胞形成に必須のSAR1の優性欠損変異体を卵細胞特異的に発現するpEC1.1::SAR1 H74L形質転換体を作製した。この植物では卵細胞から発現する分泌型蛍光タンパク質のシグナルが細胞外領域に局在しなかったことから、未受精胚珠でパッチ状の細胞外領域を欠損している可能性が示唆された。この形質転換体の雌しべに精細胞マーカーラインの花粉を授粉したところ、精細胞は受精領域へと到達せず、受精に失敗することがわかった。したがって、卵細胞の分泌活動が細胞外領域の形成に必須であること、そして、そのパッチ状構造が精細胞放出時における受精領域の瞬間的な形成において、重要な役割をはたすことが示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute(オーストリア)

    • Related Report
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  • [Int'l Joint Research] Kentucky University(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Geneva University(スイス)

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  • [Journal Article] A pharmacological study of Arabidopsis cell fusion between the persistent synergid and endosperm.2018

    • Author(s)
      Motomura K, Kawashima T, Berger F, Kinoshita T, Higashiyama T, Maruyama D.
    • Journal Title

      J Cell Sci.

      Volume: 131 Issue: 2 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1242/jcs.204123

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis.2017

    • Author(s)
      Zhao, X., Bramsiepe, J., Van Durme, M., Komaki, S., Prusicki, M.A., Maruyama, D., Forner, J., Medzihradszky, A., Wijnker, E., Harashima, H., Lu, Y., Schmidt, A., Guthorl, D., Logrono, R.S., Guan, Y., Pochon, G., Grossniklaus, U., Laux, T., Higashiyama, T., Lohmann, J.U., Nowack, M.K., Schnittger, A.
    • Journal Title

      Science

      Volume: 356 Issue: 6336

    • DOI

      10.1126/science.aaf6532

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines2017

    • Author(s)
      Mina Ohtsu, Yoshikatsu Sato, Daisuke Kurihara, Takuya Suzaki, Masayoshi Kawaguchi, Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
    • Journal Title

      Protoplasma

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 2107-2115

    • DOI

      10.1007/s00709-017-1105-0

    • NAID

      120006382262

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reception of pollen tube contents by the endosperm.2018

    • Author(s)
      Maruyama, D., Susaki, D., Higashiyama, T., Kinoshita, T
    • Organizer
      The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction・長良川国際会議場,岐阜市
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シロイヌナズナの卵細胞被覆構造体・ブリーシンガメンの解析2018

    • Author(s)
      丸山大輔
    • Organizer
      微細構造解析プラットフォーム成果報告会・産業技術総合研究所臨海副都心センター・東京都江東区
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 新奇の細胞融合現象による花粉管誘引停止メカニズムの解明2018

    • Author(s)
      丸山大輔
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会・広島国際会議場・広島市
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of the structure surrounding the egg cell in Arabidopsis thaliana.2018

    • Author(s)
      Susaki, D., Oi, T., Tomomi S., Izumi, R., Enomoto, S., Arai, S., Kinoshita, T., Maruyama., D.
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ卵細胞被覆構造の解析2017

    • Author(s)
      丸山 大輔、大井 崇生、須崎大地、東山 哲也、木下 哲
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Book] Plant Germline Development2017

    • Author(s)
      Susaki, D., Maruyama, D., Yelagandula, R., Berger, F., Kawashima, T.
    • Publisher
      Humana Press, New York, NY
    • ISBN
      9781493972869
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-02-28  

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