高等植物の胚成熟制御ネットワークの解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Genome Barriers in Plant Reproduction
• Project/Area Number: 18075007
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 服部 束穂 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (10164865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 真 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 准教授 (00432253) ; 加賀谷 安章 三重大学, 生命科学研究支援センター, 助教 (20335152)
• Keywords: シロイヌナズナ / イネ / 種子 / 胚 / 胚乳 / 染色体 / エピジェネティック制御 / 蛍光タンパク質

Research Abstract

lec変異体は、胚が発芽後植物の性質を一部示すことから異時変異体として位置づけられる。lec変異体胚において顕著に異時発現する発芽後プログラム遺伝子の1つ、PYK10の発現をGFPおよびCFPレポーターにより追跡しエピジェネティック制御の関与を示唆してきた。両レポーターを同時に変異体に導入すると、GFPとCFP発現細胞は、多くの場合重なったが、どちらかだけの細胞も観察された。よって、PYK10そのものと上流因子の両方にエピジェネティックな発現抑制がかかっていると推察された。
イネ(Oryza属)の種間交雑では、しばしば胚乳の崩壊と胚の巨大化が観察される。無胚乳変異体enl1も類似した表現型を示す。これまでにenl1の異常は、多核期の染色体分離の異常によることや、ENL1はSNF2/helicaseドメインを持つタンパク質であることを示した。本年度、ENL1の細胞内局を調べたところ、間期には細胞質に存在し、分裂期では染色体上に局在するようになることがわかった。さらに娘染色体間を結ぶ糸状の構造にも局在が見られ、動物で言われているPICHスレッドに相当するものと考えられた。また、enl1の植物体での表現型を詳細に調べた。その結果、根の伸長等にも異常が見つかり、伸長の停止した根の根端では、核分裂の異常やその結果と思われる分裂組織の喪失と分化や細胞死が観察された。しかし、根端に見られる異常の程度は胚乳における場合に比べてかなり軽いものであった。一方、シロイヌナズナのオルソログCHR24の変異体では、一部胚乳核の巨大化が認められたが、enl1変異体の様な胚乳における劇的な表現型は認められず、植物体の生育も正常であった。これらのことから、イネ(穀類)が胚乳核の急激な増殖を通して巨大な胚乳を作るように進化した結果、ENL1が胚乳形成(=生存)に必須な遺伝子となった可能性が考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Ectopic gene expression and organogenesis in Arabidopsis mutants missing BRU1 required for genome maintenance (2011)
  • Author(s): Ohno, Y., Narangajavana, J., Yamamoto, A., Hattori, T., Kagaya, Y., Paszkowski, J., Gruissem, W., Hennig, L., Takeda, S.
  • Journal Title: Genetics Volume: 189 Pages: 83-95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diverse roles and mechanisms of gene regulation by the Arabidopsis seed maturation master regulator FUS3 revealed by microarray analysis (2010)
  • Author(s): Yamamoto, A., Kagaya, Y., Usui, H., Hobo, T, Takeda, S., Hattori, T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 51 Pages: 2031-2046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 解明が進むアブシジン酸受容体とシグナル伝達メカニズム (2010)
  • Author(s): 西村宣之、服部束穂
  • Journal Title: 植物の生長調節 Volume: 45 Pages: 140-143
• [Presentation] 種子発芽における遺伝子発現プログラムの転換 (2012)
  • Author(s): 服部束穂、山本章子、村瀬祥子、岩田昇悟、吉居正勝、大崎莉奈、武田真、加賀谷安章
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] Exosome is an endogenous gene silencing suppressor in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Minami, D., Kagaya, M., Kobayashi, I., Hattori, T., Kagaya, Y.
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Seed dormancy and germination : a view from gene expression program switching (2011)
  • Author(s): Hattori, T., Yamamoto, A., Murase, S., Takeda, S., Kagaya, Y.
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: (招待講演)(要旨集)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] Instability of epigenetic gene regulation in the loss of function mutant of BRU1 in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Ohno, Y., Narangajavana, J., Yamamoto, A., Hattori, T., Kagaya, Y., Paszkowski, J., Gruissem, W., Hennig, L., Takeda
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: (要旨集)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] イネSNF2ヘリカーゼ様タンパク質をコードするENDOSPERMLESS1 (ENL1)の欠損は胚乳核の分裂異常を示す (2010)
  • Author(s): 原睦美、加藤大和、佐藤豊、北野英己、長戸康郎、石川亮、木下哲、武田真、服部束穂
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 20101207-20101210
• [Remarks]
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~gaikan/hattori.html