Analysis of the gibberellin/jasmonate transport mechanism by GTR1 during flower development

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K18552
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐々木 結子 (関本結子) 東京工業大学, 生命理工学院, 研究員 (60422557)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ジャスモン酸 / ジベレリン

Outline of Annual Research Achievements

ジベレリンとジャスモン酸はいずれも雄しべの発達に重要であり、いずれが欠損しても雄性不稔を引き起こす。そのため、雄しべの発達の適切なタイミングでこれらの生理活性物質の供給が必要と考えられるが、その動態については明らかにされていなかった。
そこで本研究では、申請者らが見出した活性型ジベレリンや活性型ジャスモン酸に対する輸送活性を示し、シロイヌナズナの雄しべの発達を促す新規輸送体GTR1 (Saito et al., 2015 Nature commun.)に着目し、詳細な解析を行った。
その結果GTR1はジャスモン酸メチルを処理した葯および花糸で発現レベルが上昇することが示された。野生株ではこれらの部位において、ジベレリン生合成酵素遺伝子の発現が見られるが、gtr1変異体では、その発現レベルが野生株と比較して有意に低下していることが明らかになった。活性型ジベレリンは葯で合成されると考えられているため、GTR1は葯から花糸への輸送に関わっていることが示唆された。そこで花糸を構成する細胞の伸長過程を観察した結果、gtr1変異体は細胞の縦方向への伸長が不十分であるために、野生株より雄しべが短いことが明らかになった。さらにGTR1のホモログであるGTR2との二重変異体gtr1gtr2では、gtr1およびgtr2の単独変異体より花糸が短くなっていた。一方、gtr1gtr2変異体の花糸では、細胞の伸長は抑制されているが細胞数は野生株と同程度であることが明らかになった。これらの結果から、GTR1とGTR2は花糸の伸長において重複した機能を持ち、花糸の細胞伸長を介して受粉のタイミングの制御に関わっていると考えられる。