ヒメミカヅキモの異性細胞間認識、融合機構の分子生理学的解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 24112713
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 関本 弘之 日本女子大学, 理学部, 教授 (20281652)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ミカヅキモ / 接合 / 有性生殖 / 受精

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒメミカヅキモの接合時のアロ認証に関わると思われる遺伝子群を単離し、配偶子間認識、融合における役割を形質転換体作出、表現型解析を通して明らかにすることを目指した。
有性生殖期に発現する受容体型キナーゼであるCpRLK1について、内在性高発現プロモーター（pCpHSP70）下流に候補遺伝子群をアンチセンス方向に挿入したコンストラクトを作製し、ヒメミカヅキモへ遺伝子導入したところ、２株で、ペア形成までは進行するものの、その後のプロトプラスト放出過程などが完全に停止する表現型が得られた。このCpRLK1は、被子植物の生殖における花粉管伸長制御に関わるCrRLK1L-1サブファミリーと近縁であり、細胞壁センサーとして，有性生殖における細胞融合過程を制御していることが示唆された。
同様に有性生殖期に発現するファシクリン遺伝子（CpFAS1およびCpFAS3）について、発現を抑制するコンストラクトを作成し、本来これらの遺伝子が発現する＋型細胞に導入した。これらの形質転換株を、－型細胞と混合し有性生殖を誘起したところ、野生型どうしの混合と比較し、有性生殖過程へと進んだ細胞数が減少した。有性生殖を誘起した後の培地に含まれるPR-IP InducerおよびCpFAS3タンパク質を検出したところ、CpFAS3抑制形質転換株だけでなくCpFAS1抑制形質転換株でも、野生型と比べCpFAS3タンパク質の蓄積量は低下しており、一方で両株ともでPR-IP Inducer量の増加傾向が見られた。また、PR-IP Inducerにより発現誘導されるはずのPR-IP遺伝子等の発現量も両形質転換株で著しく低下していた。以上のことより、少なくともCpFAS3は、PR-IP Inducerの受容と有性生殖過程を正常に進めるための情報伝達に関与することが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Receptor-like kinase, related with cell wall sensor of higher plants, is required for sexual reproduction in the unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale complex (2015)
  • Author(s): 1. Hirano, N., Marukawa, Y., Abe, J., Hashiba, S., Ichikawa, M., Tanabe, Y., Ito, M., Nishii, I., Tsuchikane, Y., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of sexual reproductive processes in Chara braunii (Charales, Charophyceae). (2014)
  • Author(s): Sato, M., Sakayama, H., Sato, M., Ito, M., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Phycol. Res. Volume: 62 Pages: 214-221
  • DOI: 10.1111/pre.12056
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detailed analysis on the parthenospore formation in Closterium moniliferum (Zygnematophyceae, Charophyta). (2014)
  • Author(s): Tsuchikane, Y., Nakai, A., Sekimoto, H.
  • Journal Title: Phycologia Volume: 53 Pages: 571-578
  • DOI: http://dx.doi.org/10.2216/14-35R1.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞ゲノム特異的遺伝子CpMinus1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ヒメミカヅキモの性フェロモンと結合するファシクリンIタンパク質の機能解析 (2014)
  • Author(s): 市原健介、滝口若菜、原真由美、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるホモタリズムの進化 (2014)
  • Author(s): 土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞特異的な受容体型タンパク質の特性 (2014)
  • Author(s): 藤原安理、市川真知子、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] ホモタリックなヒメミカヅキモにおけるCpMinus1相同遺伝子の機能解析 (2014)
  • Author(s): 土金勇樹、横山佳奈、鈴木穣、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-03-21 – 2014-03-22
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞特異的遺伝子CpMinus1の解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県富山市）
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-18
• [Presentation] ヒメミカヅキモの有性生殖に関わる受容体型キナーゼCpRLK1の生理機能 (2013)
  • Author(s): 平野直子、土金勇樹、丸川祐佳、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 同型配偶子接合を行うヒメミカヅキモの接合過程における性特異的な挙動の探索 (2013)
  • Author(s): 田中優希、関本弘之、土金勇樹
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 接合藻ジュズミカヅキモ（Closterium moniliferum）における単為胞子形成機構 (2013)
  • Author(s): 土金勇樹、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Book] 動植物の受精学 (2014)
  • Author(s): 野崎久義、関本弘之
  • Total Pages: 333
  • Publisher: 化学同人
• [Book] Reproductive Biology of Plants (2014)
  • Author(s): Sekimoto, H., Abe, J., Tsuchikane, Y.
  • Total Pages: 380
  • Publisher: CRC press.
• [Book] Sexual Reproduction in Animals and Plants (2014)
  • Author(s): Sekimoto, H., Tsuchikane, Y., Abe, J.
  • Total Pages: 480
  • Publisher: Springer