2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the receptor complex controlling pollen tube attractant signaling
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18K14729
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
武内 秀憲 名古屋大学, 高等研究院(WPI), 特任助教 (10710254)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 受容体 / シグナル伝達 / 花粉管 / 誘引物質 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
被子植物の生殖過程では、先端成長する花粉管が雌しべ内部を伸長し、受精の場へと誘引されることで受精が行われる。花粉管誘引ペプチドAtLURE1の受容体として同定されたPRK6 (Pollen-specific Receptor-like Kinase 6) は、複数のPRKファミリー受容体と協調して機能することで花粉管の伸長と誘引の両方を制御することが示唆されていたが、分子作動原理は不明であった。本研究では、モデル双子葉植物のシロイヌナズナを用いて、PRK受容体がどのような因子を介して、どのように花粉管の伸長と誘引（誘引ペプチドAtLURE1応答）を制御しているのかを解析した。
PRK受容体は低分子量GTPaseタンパク質ROPの活性化因子 (ROPGEF) と相互作用することが知られていた。花粉管で発現する五つのROPGEF遺伝子を破壊した五重変異体を作出し、花粉管の伸長およびAtLURE1応答を調べたところ、それらの両方に異常が見られた。このことは、ROPGEFが花粉管の機能に重要であることを遺伝学的に示した初めての結果である。また、PRK受容体と相互作用し得る因子に着目し、変異体の作製・解析を行った結果、花粉管の継続的な伸長に必須な受容体様細胞質キナーゼのペアを新たに発見した。
花粉管で特異的に発現する多数のPRKファミリー受容体の中では、PRK6とPRK3が花粉管の伸長制御に中心的な役割を果たすことを明らかにした。また、PRK3による花粉管の伸長制御にはPRK1/2/4/5が重要な役割を果たすことも示唆された。その他の遺伝学的・細胞生物学的データと併せて、PRK3/6は他のPRK受容体、特にPRK4などと花粉管先端部で機能することで、花粉管の効率的な伸長と誘引を制御することが考えられた。
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