2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism and evolution of self-incompatibility in plants
| Project/Area Number |
16H06380
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
高山 誠司 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70273836)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 七夕子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50379541)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
|
| Keywords | 植物 / 有性生殖 / 自家不和合性 / 自他識別 / シグナル伝達 / 進化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、自家不和合性の分子機構と進化に関する下記３課題について、以下の研究成果を得た。
１）自己および非自己認識機構のタンパク質構造科学的解明：アブラナ科植物の自己認識機構については、ホモロジーモデリング－MDシミュレーションをさらに広範なSハプロタイプに適用すると共に、構造予測の妥当性を変異導入試験により検証して、自己認識がSP11-SRK間の結合自由エネルギーの総和により規定されるとする自己認識モデルを提唱した。ナス科植物の非自己認識機構については、５つのSハプロタイプの雌ずい因子S-RNaseの立体構造解析を進め、標的花粉因子SLFsとの構造活性相関実験を展開して、協調的非自己認識を可能とする新たな分子モデルを提案した。
２）自己認識から受精阻害あるいは受精促進に至るまでの情報伝達系の解明：アブラナ科植物においては、各種イオン変動を安定的にモニタリングする系の構築・改良を進め、生理・薬理学的解析を展開して、乳頭細胞内Ca2+流入に至る経路が自己花粉拒絶の主経路であり、この経路に新たなイオン輸送体が関与することを示した。ナス科植物においては、自己花粉管特異的なS-RNaseの蓄積を介するRNA分解説の妥当性を示すと共に、和合性変異株の解析から受精阻害に至る経路に関わる新規因子の存在を示した。
３）植物自家不和合性の進化過程の解明：S-RNase-SLFsを介した非自己認識型が、自家和合性への可逆的転換を介しつつ多くの植物種に引き継がれてきた祖先型自家不和合性である可能性を提唱した。さらに、自己認識型においても、花粉因子SP11の優劣性を制御する低分子RNAが可逆的な和合性への転換に関与してきた可能性を提唱した。さらに、雌ずい因子SRKの発現を優性に制御する低分子RNAの存在も発見し、自家不和合性の進化・維持に可逆的な自家和合性化が関与してきた可能性を提唱した。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
