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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ライブイメージングと種間比較による花粉管誘引の長距離・短距離シグナルの機能解析

Publicly Offered Research

Project AreaPlant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
Project/Area Number 23012021
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

金岡 雅浩  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10467277)

Keywords花粉管ガイダンス / 種分化 / 植物有性生殖 / トレニア / シグナル伝達 / タンパク質立体構造 / 胚珠
Research Abstract

被子植物の受精において、移動能力を持たない精細胞は花粉管により胚珠の胚のうへと運ばれ、卵細胞・中央細胞と受精する。花粉管は雌しべの様々な組織に由来する、長距離・短距離で働くシグナルを受けて伸長方向を決定し胚のうへと到達すると考えられており、このメカニズムを花粉管ガイダンスと呼ぶ。本研究の目的は、受精に至る過程において花粉管と雌しべ組織との間にどのようなシグナル伝達があるかを明らかにし、それに関わる分子の挙動や機能的実体を明らかにすることである。
胚のうへのガイダンスに関わる分泌性タンパク質LUREsの種特異的なガイダンス活性に必要なアミノ酸配列や立体構造を同定するため、タンパク質の大量発現やリフォールディングの条件を検討した。Nicotiana benthamianaを用いたタンパク質の一過的発現系より、アポプラスト液から花粉管ガイダンス活性を持つLUREsを含む画分を回収することに成功した。
花粉管の長距離ガイダンスに関わる因子の性質を明らかにするため、まず、様々な発生段階の胚珠を用いてアッセイを行った。その結果、ガイダンスには胚のうが必要であること、未成熟な胚乳には花粉管が誘引されないこと、また、T.fournieriの花粉管は近縁種のT.concolorやT.violaceaの胚珠より同種の胚珠により強く誘引されることが分かった。
次に、花粉管の伸長方向を定量的に評価するためのマイクロデバイスの開発をおこなった。デバイスのサイズを検討した結果、PDMS樹脂を用いて作成した幅500μmの流路において花粉管が胚珠へ有意に誘引される様子が確認できた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CRP1タンパク質の種特異的な花粉管誘引活性のもととなるタンパク質の立体構造解析に向けての知見が得られた。また、新規の花粉管誘引現象を発見した。独自のマイクロデバイスの開発により、その誘引現象を担う因子の同定に向けての技術的基盤が確立された。

Strategy for Future Research Activity

CRP1の立体構造の決定については、13Cと15Nで標識したタンパク質を高効率に発現させる系を開発して詳細な構造決定を目指す。また、TfCRP1とTcCRP1との間でアミノ酸置換をおこしたタンパク質を作成し、機能に重要なドメインを同定する。新規長距離誘引現象については、胚珠培養液をHPLCで分画して活性のあるフラクションを絞り込むことで同定を目指す。

  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Differential effects of reproductive interference by an alien congener on native Taraxacum species2012

    • Author(s)
      Sachiko Nishida
    • Journal Title

      Biological Invasions

      Volume: 14 Pages: 439-447

    • DOI

      10.1007/s10530-011-0088-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expression of Arabidopsis callose synthase 5 results in callose accumulation and ceU wall permeability alteration2012

    • Author(s)
      Bo Xie
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 183 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2011.10.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct interaction of ligand-receptor pairs specifying stomatal patterning2012

    • Author(s)
      Jin-Suk Lee
    • Journal Title

      Genes and Development

      Volume: 26 Pages: 126-136

    • DOI

      10.1101/gad.179895.111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation of gametophytic cells and identification of their cell-specific markers in Torenia fournieri, T.concolor and Lindernia micrantha2011

    • Author(s)
      Nao Kawano
    • Journal Title

      Cytologia

      Volume: 76 Pages: 177-184

    • DOI

      10.1508/cytologia.76.177

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation of Intact Gametophytic Protoplasts from Torenia and Lindernia Species2011

    • Author(s)
      Masahiro Kanaoka
    • Journal Title

      Cytologia

      Volume: 76 Pages: 109-110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification and characterization of TcCRP1, a pollen tube attractant from Torenia concolor2011

    • Author(s)
      Masahiro Kanaoka
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: 108 Pages: 739-747

    • DOI

      10.1093/aob/mcr111

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] トレニア近縁種における花粉管誘引物質の同定と解析2011

    • Author(s)
      金岡雅浩
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2011-09-17

URL: 

Published: 2013-06-26   Modified: 2014-01-17  

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