アブラナ科植物の花粉-柱頭間認識反応に関与する花粉表層蛋白質の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11460056
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 高山 誠司 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (70273836)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩野 恵 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教務職員 (50160130) ; 磯貝 彰 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (20011992) ; 柴 博史 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (20294283)
• Keywords: 自家不和合成 / 花粉表層蛋白質 / アブラナ科植物 / SP11 / SLG / SRK / 花粉側因子

Research Abstract

アブラナ科植物の花粉表層蛋白質ファミリー(PCP類)を解析中に、自家不和合性を支配するS遺伝子系統間で異なる配列を有する新規PCP類(SP11と命名)を発見した。SP11は、柱頭上のSLGとの相互作用が示されたPCP-A1と類似した構造を有することから自家不和合性の認識に関与する花粉側因子である可能性が強く示唆された。そこで本年度は年初の研究実施計画を一部変更し、SP11と自家不和合性の関連を解明することを中心に研究を展開した。まず、4種類のS系統間でSP11遺伝子をクローニングし配列を比較したところ、シグナル配列以外はS系統間で極めて変異に富んだ構造を有することが判明した。また、各S系統株のS遺伝子座のゲノム解析により、各SP11遺伝子が自家不和合性の雌蕊因子をコードするSLG遺伝子およびSRK遺伝子の間に位置していることが明らかとなった。また、発現解析によりSP11が花粉と葯のタペート組織で特異的に発現することを見出した。さらに、SP11発現蛋白質を作製し、これを受粉時の花粉の吸水反応を指標としたバイオアッセイに供したところ、SP11蛋白質がS系統特異的に花粉の吸水を阻害することを見出した。さらに、SP11遺伝子を導入した形質転換植物を作製したところ、導入したSP11に従い、新たなS遺伝子形質が花粉側に付与されることが示された。以上の結果から、SP11が自家不和合性における花粉側因子であると結論した。この様にして本研究の初年度にしてPCP類の中の1種類が自家不和合性の自他認識に関与する花粉側因子であることを証明することができた。

Research Products

• [Publications] Go Suzuki: "Genomic organization of the S locus:Identiftcation and characterzation of genes in SLG/SRK region of S9 haplotype of Brassica campestris (syn.rapa)"Genetics. 153. 391-400 (1999)
• [Publications] Megumi Iwano: "X-ray micronalysis of papillar cells and pollen grains in the pollination process in Brassica using variable-pressure scanning electron microsope"J.Electron Microsc.. 48. 101-109 (1999)
• [Publications] Masao Watanabe: "Two anther-expressed genes downstream of SLG9:Identification of a novel S-linked gene spwcifically expressed in anthers at the uninucleate stage of Brassica campestris (syn.rapa) L."Sex.Plant Reprod.. 12. 127-134 (1999)
• [Publications] Seiji Takayama: "The pollen determinant of self-incompatibility in Brassica campestres"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97. 1920-1925 (2000)
• [Publications] Takeshi Takasaki: "The S receptor kinase determines self-incompatibility in Brassica stigma"Nature. 403. 913-916 (2000)