ライブイメージングと種間比較による花粉管誘引の長距離・短距離シグナルの機能解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 金岡 雅浩 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10467277)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 花粉管ガイダンス / 種分化 / 植物有性生殖 / トレニア / シグナル伝達 / タンパク質立体構造 / 胚珠

Research Abstract

被子植物の受精において、移動能力を持たない精細胞は花粉管により胚珠の胚のうへと運ばれ、卵細胞・中央細胞と受精する。花粉管は雌しべの様々な組織に由来する、長距離・短距離で働くシグナルを受けて伸長方向を決定し胚のうへと到達すると考えられており、このメカニズムを花粉管ガイダンスと呼ぶ。本研究の目的は、受精に至る過程において花粉管と雌しべ組織との問にどのようなシグナル伝達があるかを明らかにし、それに関わる分子の挙動や機能的実体を明らかにすることである。
花粉管の長距離ガイダンスに関わる因子の性質を明らかにするため、胚珠抽出液を様々なカラムを用いて分画し、昨年度開発したマイクロデバイスを用いて定量的ガイダンスアッセイをおこなった。陰イオン交換カラムによる分画で高活性画分が複数得られたが、もっとも活性の高かった画分にはLURE1,LURE2は検出されなかった。また、高活性画分の活性は、96℃20分の熱処理でも保持されていたが、ProteinaseK処理で完全に失われた。もっとも活性の高かった画分をさらにゲル濾過カラムで分画したところ、高活性画分が1つ得られた。現在、質量分析により、この画分に含まれるペプチドの同定を進めている。また、別に得られた、高い花粉管ガイダンス活性を示す画分と、その隣のガイダンス活性を示さない画分とに含まれるタンパク質をiTRAQ法により比較したところ、高ガイダンス活性画分にはLURE2が含まれていることが分かった。このことからも、本デバイスを用いたアッセイ系は花粉管ガイダンス物質の探索に有効であることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis homeodomain-leucine zipper IV proteins promote stomatal development and their ectopic expression induces stomata beyond the epidermis (2013)
  • Author(s): Kylee M Peterson, Christine Shyu, Christian A Burr, Robin J Horst, Masahiro M Kanaoka, Minami Omae, Yutaka Sato, and Keiko U Torii
  • Journal Title: Development Volume: 140 Issue: 9 Pages: 1936-1945
  • DOI: 10.1242/dev.090209
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acquisition of LURE-Binding Activity at the Pollen Tube Tip of Torenia fournieri (2013)
  • Author(s): Satohiro Okuda, 他5名
  • Journal Title: Molecular Plant Volume: (印刷中)(in press) Issue: 4 Pages: 1074-1090
  • DOI: 10.1093/mp/sst050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of Arabidopsis callose synthase 5 results in callose accumulation and cell wall permeability alteration (2012)
  • Author(s): Bo Xie
  • Journal Title: Plant Science Volume: 183 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2011.10.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct interaction of ligand-receptor pairs specifying stomatal patterning (2012)
  • Author(s): Jin-Suk Lee
  • Journal Title: Genes and Development Volume: 26 Issue: 2 Pages: 126-136
  • DOI: 10.1101/gad.179895.111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of Gametophytic Cells and Identification of Their Cell-Specific Markers in Torenia fournieri, T. concolor and Lindernia micrantha (2011)
  • Author(s): Nao Kawano
  • Journal Title: CYTOLOGIA Volume: 76 Issue: 2 Pages: 177-184
  • DOI: 10.1508/cytologia.76.177
  • NAID: 130004448119
  • ISSN: 0011-4545, 1348-7019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of Intact Gametophytic Protoplasts from Torenia and Lindernia Species (2011)
  • Author(s): Masahiro Kanaoka
  • Journal Title: Cytologia Volume: 76 Pages: 109-110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of TcCRP1, a pollen tube attractant from Torenia concolor (2011)
  • Author(s): Masahiro M.Kanaoka, 他6名
  • Journal Title: Annals of Botany Volume: 108 Issue: 4 Pages: 739-747
  • DOI: 10.1093/aob/mcr111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential effects of reproductive interference by an alien congener on native Taraxacum species (2011)
  • Author(s): Nishida, S., Takakura, K-I., Nishida, T., Matsumoto, T., Kanaoka, MM.
  • Journal Title: Biological Invasions Volume: 14 Issue: 2 Pages: 439-447
  • DOI: 10.1007/s10530-011-0088-6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 異質倍数化植物に見られる環境応答可塑性の解析 (2013)
  • Author(s): 青木優里
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山県)
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] トレニア胚珠に由来する新規花粉管ガイダンス現象とその因子の探索 (2012)
  • Author(s): 葛谷元規
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] トレニア成熟雌しべに見出された新規花粉管ガイダンス現象の解析 (2012)
  • Author(s): 金岡雅浩
  • Organizer: 日本植物形態学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Investigation of pollen tube guidance molecules and their roles for species-specificity in Torenia. (2012)
  • Author(s): Masahiro Kanaoka
  • Organizer: 77th Cold Spring Harbor Laboratory Symposium "The Biology of Plants"
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory, USA
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] トレニア近縁種における花粉管誘引物質の同定と解析 (2011)
  • Author(s): 金岡雅浩
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-09-17