Contribution of Ca2+-transporters to sperm chemotaxis in basal land plants

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: Yamato Katsuyuki 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50293915)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 精子走化性 / ゼニゴケ / カルシウム / イオンチャネル / 輸送体

Outline of Final Research Achievements

This study focused on homologs of voltage-dependent calcium-ion channel, MpVICSPER1, calcium-ion pump, MpPMCA, and EF-Hand protein MpCAPS (renamed to MpCAFA due to its structural features) in the liverwort Marchantia polymorpha. Due to delay in vector construction, functional analysis of MpVICSPER1 is still on-going. MpPMCA and MpCAFA were shown to be required for normal spermatozoid swimming but not for sperm chemotaxis and fertility. MpPMCA was found to be localized in one of the two flagella, while MpCAFA was detected both flagella.

Free Research Field

植物ゲノム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シダにおける精子走化性が報告されて以来、動物を中心とする生物種を用いて精子誘引物質、精子誘引物質受容体を含むシグナル伝達因子などが同定されてきた。ここに、ゼニゴケがモデルとして加わることで、これまでの実験系では到達できなかった、精子走化性のしくみ一般の理解に貢献すると期待される。なお、被子植物では、運動能をもたない精細胞は花粉管によって卵近傍に運ばれる。この時、卵に隣接する助細胞が花粉管を誘引する。この花粉管ガイダンスは被子植物が独自に進化させたしくみであるが、ゼニゴケにおける精子走化性システムを明らかにすることで、その進化を理解するための手がかりが得られる可能性がある。