• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

植物のポジティブな花粉排除機構の解明

Research Project

Project/Area Number 18H02456
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤井 壮太  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90716713)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和田 七夕子  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50379541)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords受粉 / 雌蕊 / 花粉 / シグナル伝達 / ライブイメージング / 化合物制御 / 種間不和合性 / ケミカルスクリーニング / ケミカルライブラリー / 排除
Outline of Annual Research Achievements

(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング
昨年度までで、シロイヌナズナ種内の遺伝的多様性について新たな変異を見出し、NGS解析を行いながら現在原因となる分子を探索した.現在、候補原因因子を同定している段階であり、引き続き機能解析を行う.
(ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング
ケミカルスクリーニングに向けて、100種類異常のSPRI1のアミノ酸置換体の機能解析を行った.その結果、SPRI1の機能に重要であるアミノ酸部位を特定することができた.例えば、アミノ酸67番目と80番目のシステインはSPRI1の機能に非常にクリティカルな役割を果たすことが明らかとなった.さらに、それらのアミノ酸が分子間、あるいは分子内でジスルフィド結合を形成する可能性を見出した.SPRI1の機能を制御する上で、本タンパク質のS-S架橋を標的とするようなケミカルデザインが有効であると考えられた.
(iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明
超解像顕微鏡を用いたSPRI1のライブイメージング解析により、SPRI1は細胞膜上で粒状の構造を形成することが明らかとなった.一方、この構造体は受粉の有無で特に動態が変動しなかったため、粒状構造は雌蕊において異種花粉応答の条件を作るものであると推察された.一方、SPRI1は四回膜貫通型のタンパク質であるが、SPRI1が足場タンパク質となって細胞膜状で複合体が形成され、異種花粉リジェクト能力が作られているという可能性が考えられた.今後は、蛍光退色回復法や、複合体精製を介してSPRI1の機能を明らかにすることが有効であると考えられた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング
研究当初の予定にはなかった種間不和合性に関わる新しい自然変異を見いだすことができ、その原因遺伝子を同定し機能解析を行なっている.
(ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング
SPRI1の機能に重要なアミノ酸を多数明らかにし、その制御メカニズムが明らかになりつつある.この知見を足掛かりとして、化合物制御への道筋とする.
(iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明
SPRI1を可視化することに成功し、受粉時の動態についての解析結果を得ることができた.SPRI1が複合体を形成するという新たな知見を見出し、現在その機構を解明しようとしている.

Strategy for Future Research Activity

(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング
引き続き、原因遺伝子の機能解析を行っていく.そしてその機能に基づいて、SPRI1との機能的な関わり、ひいては異種排除プログラムの制御を明らかにする.
(ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング
SPRI1の機能に重要な役割を果たすアミノ酸を特定できた.今年度は、それらのアミノ酸がどのようにSPRI1を制御するのか?どのような機能的制約があるのか?を明らかにする.
(iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明
昨年度はイメージング解析と生化学解析によってSPRI1複合体が存在することを示した.本年度はこの複合体の構成要素や形成条件をさらに明らかにし、異種花粉排除メカニズムの解明へとつなげる.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(15 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] The selfing syndrome and beyond: diverse evolutionary consequences of mating system transitions in plants2022

    • Author(s)
      Tsuchimatsu T, Fujii S
    • Journal Title

      Phil. Trans. R. Soc. B

      Volume: 377 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1098/rstb.2020.0510

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An MAPK Pathway in Papilla Cells for Successful Pollination in Arabidopsis2020

    • Author(s)
      Kato Yoshinobu、Fujii Sota
    • Journal Title

      Molecular Plant

      Volume: 13 Pages: 1539-1541

    • DOI

      10.1016/j.molp.2020.10.003

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Parallel evolution of dominant pistil-side self-incompatibility suppressors in Arabidopsis2020

    • Author(s)
      Fujii Sota、Shimosato-Asano Hiroko、Kakita Mitsuru、Kitanishi Takashi、Iwano Megumi、Takayama Seiji
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 1404-1404

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15212-0

    • NAID

      120006840746

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Expanding the RNase world2020

    • Author(s)
      Fujii Sota、Takayama Seiji
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 6 Pages: 53-54

    • DOI

      10.1038/s41477-020-0596-4

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A stigmatic gene confers interspecies incompatibility in the Brassicaceae2019

    • Author(s)
      Fujii Sota、Tsuchimatsu Takashi、Kimura Yuka、Ishida Shota、Tangpranomkorn Surachat、Shimosato-Asano Hiroko、Iwano Megumi、Furukawa Shoko、Itoyama Wakana、Wada Yuko、Shimizu Kentaro K.、Takayama Seiji
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 5 Pages: 731-741

    • DOI

      10.1038/s41477-019-0444-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Molecular identification of the causal locus for the petaloid phenotype in <i>Daucus carota</i>2019

    • Author(s)
      Sota Fujii, Yoko Shiroto
    • Journal Title

      Breed. Sci.

      Volume: 69 Issue: 1 Pages: 186-188

    • DOI

      10.1270/jsbbs.18120

    • NAID

      130007636134

    • ISSN
      1344-7610, 1347-3735
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self/non-self discrimination systems in angiosperms and their evolutionary dynamics2018

    • Author(s)
      藤井壮太, 高山誠司
    • Journal Title

      Leading Author's

      Volume: 7 Pages: e006

    • DOI

      10.7875/leading.author.7.e006

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] アブラナ科植物の異種花粉排除に関わる雌蕊 SPRI1 タンパク質の機能解析2022

    • Author(s)
      Yoshinobu Kato, Shota Ishida, Yuka Kimura, Shun Tadokoro, Seiji Takayama, Sota Fujii
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物生殖において異種間受精を防ぐ分子メカニズム2021

    • Author(s)
      藤井壮太
    • Organizer
      第23回日本進化学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物生殖における異種間細胞相互作用の分子メカニズム2021

    • Author(s)
      藤井壮太
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular rejection mechanisms of pollen in pistils2021

    • Author(s)
      Sota Fujii
    • Organizer
      International Conference on Arabidopsis Research 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 花粉発芽におけるシロイヌナズナ VPS13 タンパク質の分子機能について2021

    • Author(s)
      藤井壮太
    • Organizer
      植物生理学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノムワイド関連解析による 異種花粉識別分子の発見2019

    • Author(s)
      藤井壮太
    • Organizer
      種生物学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A molecular mechanism that rejects pollen from foreign species2019

    • Author(s)
      Sota Fujii
    • Organizer
      International Symposium on the Future Direction of Plant Science by Young Researchers
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 異種の花粉を選択的に排除する分子メカニズム2019

    • Author(s)
      藤井壮太
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi