2020 Fiscal Year Annual Research Report

植物のポジティブな花粉排除機構の解明

Research Project

Project/Area Number	18H02456
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	藤井壮太東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90716713)
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)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	雌蕊 / 花粉 / 受粉 / ライブイメージング / 化合物制御
Outline of Annual Research Achievements	(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング昨年度までで、シロイヌナズナ種内の遺伝的多様性について新たな変異を見出した．F2分離集団を展開して、NGS解析を行いながら現在原因となる分子を探索している最中である.引き続き、原因遺伝子の同定を目指し、機能解析を行っていく． (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング昨年度までのスクリーニングで、候補となるケミカルを得てきた.一方、それらについて再試験を行ったが、安定して花粉排除機構を打破する化合物は見出せなかった.そこで、今年度はまずSPRI1のアミノ酸置換体の解析を行い、その機能に重要なタンパク質配列部分を特定する.その上で、SPRI1の機能に重要なアミノ酸配列を標的とするような化合物を探索するアプローチを目指す. (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明共局在実験により、受粉時のSPRI1の挙動を追跡した.SPRI1は雌蕊細胞においては細胞膜と、小胞体に主に局在することが明らかとなった．一方、花粉菅が発芽した部位ではSPRI1シグナルの減少が見られたため、花粉管はなんらかの手段でSPRI1を不活化して雌蕊内に伸長していくものと考えられた．また、別の研究において異種花粉排除とクチクラ層との間に関係があることを見出してきた．蛍光染色法を用いてSPRI1変異体においてクチクラ層を可視化したが、特に異常は見られなかった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason (i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング研究当初の予定にはなかった種間不和合性に関わる新しい自然変異を見いだすことができ、その原因遺伝子に迫りつつある. (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング有効な化合物はまだ見いだせていないものの、SPRI1の機能に重要なアミノ酸を解析するアプローチに転換し、成果が得られると期待される． (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明 SPRI1を可視化することに成功し、受粉時の動態についての解析結果を得ることができた．
Strategy for Future Research Activity	(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング引き続き、原因因子の同定を目指す．変異を特定し、原因遺伝子の機能解析を行っていく． (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング SPRI1の機能に重要な役割を果たすアミノ酸を特定し、タンパク質の生化学的な機能を推定する．重要機能部位に作用しうる化合物を絞り込み、スクリーニングを行う． (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明昨年度は共局在実験により、受粉時のSPRI1の挙動を追跡した.SPRI1は雌蕊細胞においては細胞膜と、小胞体に主に局在することが明らかとなった.一方、花粉菅が発芽した部位ではSPRI1シグナルの減少が見られたため、花粉管はなんらかの手段でSPRI1を不活化して雌蕊内に伸長していくものと考えられた.今年度は、SPRI1に対する抗体を作成し、生化学的、あるいは免疫染色によってSPRI1の細胞内局在を追跡することを目指す.