2021 Fiscal Year Annual Research Report
助細胞胚乳融合の変異体を利用したシロイヌナズナ多精拒否機構の研究
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20H03280
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
丸山 大輔 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (80724111)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 花粉管 / 多花粉管拒否 / 多精拒否 / 卵細胞 / 中央細胞 / 助細胞 / 助細胞胚乳融合 / 重複受精 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではシロイヌナズナの受精後に花粉管を受け入れなかった方の助細胞（残存助細胞）が受精した中央細胞（胚乳）と細胞融合する現象である助細胞胚乳融合の発生学的意義を解明するヒントとしてDEAD-End 現象に着目している。DEAD-Endとは二本目の花粉管を受け入れた胚珠特異的に観察される、花粉管内容物が胚乳へと到達する新奇の受精現象である。われわれはDEAD-Endが、助細胞胚乳融合によって胚乳と構造的に一続きとなった残存助細胞に対し、受精後の誘引停止機構を間逃れて到達した2本目の花粉管が内容物を放出することによって起きる現象であるとの仮説を立てている。この仮説を検証するために、これまで順遺伝学的アプローチによるシロイヌナズナの変異体解析から、助細胞胚乳融合に必要なE3ユビキチンリガーゼとしてCTL17を同定した。CTL17の同定と機能解析について2021年度の進展を日本動物学会第91回大会のシンポジウムや、日本分子生物学会第44回年会のシンポジウムにて発表した。
2020年度では2本目の花粉管誘引率が高いエチレン応答経路の変異体ein3に対してctl17欠損を導入することで、当初の仮説を証明する予定であったが、ein3変異体では、予備実験で用いたein3 eil1二重変異体よりもDEAD-Endを示す胚珠の出現率が低く、成功しなかった。そこで、2021年度ではein3 eil1 ctl17三重変異体の作製を進めるとともに、念のためにein2 ctl17二重変異体の作製も行った。すると、後者の変異体作製の過程で、予想外にもein2変異体において助細胞胚乳融合率の有意な低下がみられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで助細胞胚乳融合とDEAD-Endとの因果関係を証明する実験の軸となる遺伝学の材料整備を行ってきたが、交配を2~3世代重ねることによって変異遺伝子を導入し、ホモ接合体を選抜するという手間がかかる上、得られた変異体も予備実験から予測されるような表現型を示さずに、時間が経過していた。2021年度はようやくein3 eil1 ctl17三重変異体、ein3 eil1二重重変異体、ein2 ctl17二重変異体、ein2変異体が整備され、仮説検証に必要な材料が準備できたが、今後の解析と論文作成については当初の予定よりも後にずれこんでいる。その一方で、本研究の主題とは関連はないものの、論文の内容を充実させるためには重要なデータがCTL17を雌性配偶体の各細胞で発現させる実験から得られている。巨視的な観点ではプロジェクト全体は漸進しているように感じているが、主題となる実験の状況から鑑み、研究の進捗状況としてはやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
予備実験のデータではDEAD-End率の上昇が認められたein2変異が、2021年度の実験では意外にも助細胞胚乳融合率の低下も示していた。この結果は、助細胞胚乳融合の分子メカニズムを考える上で興味深いため、他の変異のコンタミネーションが原因でないことを確認の上、CTL17の受精前後の発現パターンとの関連について解析を行う。その一方で、2020年度で選抜ができなかったein3 eil1 ctl17の三重変異体が得られたため、まずは野生株、ein3 eil1二重変異体、ctl17変異体、ein3 eil1 ctl17三重変異体の4種について、プラスチドをmRUBY2でラベルした花粉を授粉したときの2本目の花粉管の誘引率、助細胞胚乳融合の発生率、DEAD-Endの発生率を検討する。さらに，これら4種の植物については、DEAD-Endの発生が抑圧されることによって卵細胞の周辺に2本目の花粉管由来の精細胞が供給され、多精の発生率が上昇するかどうかを検証する。具体的には、細胞核をH2B-VenusもしくはH2B-mRUBY2でラベルした形質転換体の花粉を同時に授粉する二重授粉実験を行い，得られたF1集団における三倍体の出現率を検討する.
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Research Products
(3 results)
