ヒメミカヅキモの異性細胞間認識、融合機構の分子生理学的解析

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 24112713
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 関本 弘之 日本女子大学, 理学部, 教授 (20281652)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ミカヅキモ / 接合 / 有性生殖 / 受精 / 性フェロモン

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒメミカヅキモの接合時のアロ認証に関わると思われる遺伝子群を単離し、配偶子間認識、融合における役割を形質転換体作出、表現型解析を通して明らかにすることを目指した。
有性生殖期に発現する受容体型キナーゼであるCpRLK1について、内在性高発現プロモーター（pCpHSP70）下流に候補遺伝子群をアンチセンス方向に挿入したコンストラクトを作製し、ヒメミカヅキモへ遺伝子導入したところ、２株で、ペア形成までは進行するものの、その後のプロトプラスト放出過程などが完全に停止する表現型が得られた。このCpRLK1は、被子植物の生殖における花粉管伸長制御に関わるCrRLK1L-1サブファミリーと近縁であり、細胞壁センサーとして，有性生殖における細胞融合過程を制御していることが示唆された。
同様に有性生殖期に発現するファシクリン遺伝子（CpFAS1およびCpFAS3）について、発現を抑制するコンストラクトを作成し、本来これらの遺伝子が発現する＋型細胞に導入した。これらの形質転換株を、－型細胞と混合し有性生殖を誘起したところ、野生型どうしの混合と比較し、有性生殖過程へと進んだ細胞数が減少した。有性生殖を誘起した後の培地に含まれるPR-IP InducerおよびCpFAS3タンパク質を検出したところ、CpFAS3抑制形質転換株だけでなくCpFAS1抑制形質転換株でも、野生型と比べCpFAS3タンパク質の蓄積量は低下しており、一方で両株ともでPR-IP Inducer量の増加傾向が見られた。また、PR-IP Inducerにより発現誘導されるはずのPR-IP遺伝子等の発現量も両形質転換株で著しく低下していた。以上のことより、少なくともCpFAS3は、PR-IP Inducerの受容と有性生殖過程を正常に進めるための情報伝達に関与することが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Receptor-like kinase, related with cell wall sensor of higher plants, is required for sexual reproduction in the unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex (2015)
  • Author(s): 1. Hirano, N., Marukawa, Y., Abe, J., Hashiba, S., Ichikawa, M., Tanabe, Y., Ito, M., Nishii, I., Tsuchikane, Y., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of sexual reproductive processes in Chara braunii (Charales, Charophyceae). (2014)
  • Author(s): Sato, M., Sakayama, H., Sato, M., Ito, M., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Phycol. Res. Volume: 62 Issue: 3 Pages: 214-221
  • DOI: 10.1111/pre.12056
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detailed analyses on the parthenospore formation in Closterium moniliferum (Zygnematophyceae, Charophyta). (2014)
  • Author(s): Yuki Tsuchikane, Ayaka Nakai, and Hiroyuki Sekimoto
  • Journal Title: Phycologia. Volume: 53 Issue: 6 Pages: 571-578
  • DOI: 10.2216/14-35r1.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The evolution of male-female sexual dimorphism predates the gender-based divergence of the mating locus gene MAT3/RB. (2013)
  • Author(s): Rintaro Hiraide
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 30 Issue: 5 Pages: 1038-1040
  • DOI: 10.1093/molbev/mst018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of cell surface carbohydrates in sexual reproduction of the Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex (Zygnematophyceae, Charophyta) (2012)
  • Author(s): Hori, S., Sekimoto, H., Abe, J
  • Journal Title: Phycol. Res Volume: 60 Issue: 4 Pages: 254-260
  • DOI: 10.1111/j.1440-1835.2012.00656.x
  • NAID: 10031136641
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New insights into the regulation of sexual reproduction in Closterium (2012)
  • Author(s): Sekimoto, H., Abe, J., Tsuchikane, Y.
  • Journal Title: The international review of Cell and Molecular Biology Volume: 297 Pages: 309-338
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-394308-8.00014-5
  • ISBN: 9780123943088
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ミカヅキモの生殖について (2012)
  • Author(s): 土金勇樹、関本弘之
  • Journal Title: 海洋と生物 Volume: 34 Pages: 426-434
• [Journal Article] 単細胞シャジクモ藻類ミカヅキモにおける生殖隔離、種分化機構の研究 (2012)
  • Author(s): 関本弘之
  • Journal Title: IFO Research communications Volume: 26 Pages: 71-85
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞ゲノム特異的遺伝子CpMinus1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ヒメミカヅキモの性フェロモンと結合するファシクリンIタンパク質の機能解析 (2014)
  • Author(s): 市原健介、滝口若菜、原真由美、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるホモタリズムの進化 (2014)
  • Author(s): 土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞特異的な受容体型タンパク質の特性 (2014)
  • Author(s): 藤原安理、市川真知子、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ホモタリックなヒメミカヅキモにおけるCpMinus1相同遺伝子の機能解析 (2014)
  • Author(s): 土金勇樹、横山佳奈、鈴木穣、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-03-21 – 2014-03-22
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞特異的遺伝子CpMinus1の解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県富山市）
  • Year and Date: 2014-03-18
• [Presentation] ヒメミカヅキモの有性生殖に関わる受容体型キナーゼCpRLK1の生理機能 (2013)
  • Author(s): 平野直子、土金勇樹、丸川祐佳、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 同型配偶子接合を行うヒメミカヅキモの接合過程における性特異的な挙動の探索 (2013)
  • Author(s): 田中優希、関本弘之、土金勇樹
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 接合藻ジュズミカヅキモ（Closterium moniliferum）における単為胞子形成機構 (2013)
  • Author(s): 土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 生殖隔離に関わる性フェロモンのゲノムレベルでの特徴 (2013)
  • Author(s): 土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 山梨大学
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] Intercellular communication in sexual reproduction of a unicellular charaphycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex (2012)
  • Author(s): Sekimoto, H., Hirano, N., Marukawa, Y., Tsuchikane, Y., Abe, J.
  • Organizer: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • Place of Presentation: 名古屋ガーデンパレス（名古屋市）
  • Year and Date: 2012-11-16
  • Invited
• [Presentation] Sexual recognition between homothallic and heterothallic strains of Closterium (2012)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Sekimoto, H.
  • Organizer: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • Place of Presentation: 名古屋ガーデンパレス（名古屋市）
  • Year and Date: 2012-11-15
• [Presentation] A novel receptor-like protein kinase, CpRLK1, involved in the sexual reproduction of a unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex. (2012)
  • Author(s): Hirano, N., Marukawa, Y., Hashiba, S., Tsuchikane, Y., Abe, J., Sekimoto, H.
  • Organizer: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • Place of Presentation: 名古屋ガーデンパレス（名古屋市）
  • Year and Date: 2012-11-14
• [Presentation] 同型配偶子接合を行うヒメミカヅキモの接合過程を追う (2012)
  • Author(s): 田中優希、土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] ヒメミカヅキモの有性生殖に関わる受容体型タンパク質キナーゼCpRLK1の特性解析 (2012)
  • Author(s): 平野直子、橋場彩有里、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] ヒメミカヅキモの性フェロモンPR-IP Inducer結合分子の特性解析 (2012)
  • Author(s): 関本弘之、滝口若菜、原真由美、高橋紗也香、土金勇樹、阿部淳
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおける生殖隔離に関わる性フェロモンの進化 (2012)
  • Author(s): 土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] 接合藻ミカヅキモ (Closterium moniliferum) における単為胞子形成株の生理学的解析 (2012)
  • Author(s): 土金勇樹、中井彩香、関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] ミカヅキモの有性生殖に関わる細胞間情報伝達機構の解析 (2012)
  • Author(s): 関本弘之
  • Organizer: 化学生態学研究会
  • Place of Presentation: 湯の川プリンスホテル渚亭（函館市）
  • Year and Date: 2012-06-30
  • Invited
• [Book] 動植物の受精学 (2014)
  • Author(s): 野崎久義、関本弘之
  • Total Pages: 333
  • Publisher: 化学同人
• [Book] Reproductive Biology of Plants (2014)
  • Author(s): Sekimoto, H., Abe, J., Tsuchikane, Y.
  • Total Pages: 380
  • Publisher: CRC press.
• [Book] Sexual Reproduction in Animals and Plants (2014)
  • Author(s): Sekimoto, H., Tsuchikane, Y., Abe, J.
  • Total Pages: 480
  • Publisher: Springer
• [Book] 藻類ガイドブック（渡辺信他 編著）、「性フェロモン」を分担執筆 (2012)
  • Author(s): 関本弘之
  • Total Pages: 768
  • Publisher: NTS