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花粉壁エキシンの立体構造の構築における多糖の役割

Research Project

Project/Area Number 18K06281
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

石黒 澄衛  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (50260039)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords花粉 / 細胞壁 / シロイヌナズナ / 突然変異体 / タペート細胞 / ペクチン / キシラン / アラビノガラクタンタンパク質 / 細胞内小胞輸送 / 小胞体 / Ypt/Rab GTPase / 植物発生学 / 多糖 / エキシン / 花粉形態形成 / 細胞壁多糖 / 生殖 / 雄性不稔
Outline of Annual Research Achievements

エキシンの構成成分はスポロポレニンと呼ばれる脂質性のポリマーで、花粉形成の初期には花粉自身が、後期には花粉を取り囲む葯壁の細胞であるタペート細胞が合成する。したがって、タペート細胞で合成されたスポロポレニン前駆物質を花粉表面に運ぶしくみが存在すると考えられているがその実体はよくわかっていない。以前同定したシロイヌナズナのエキシン形成突然変異体と共発現する遺伝子の遺伝子破壊株を取り寄せて解析したところ、エキシンの網目が断裂する表現型を示すことがわかった。この遺伝子はタペート細胞で強く発現する遺伝子であった。さらに、ゲノム中にもう一つあるホモログ遺伝子もゲノム編集で破壊した二重変異体を作出したところ、より顕著な異常が観察された。これらのタンパク質は多糖やスポロポレニン前駆体と複合体を形成し、タペート細胞から花粉表面へのスポロポレニンの輸送に関係している可能性がある。この可能性について引き続き検討を進める。
この二重変異体ではエキシンの構造は大きく変化するが自殖種子は正常に形成される。このことから、エキシンの構造変化は花粉の稔性には関係ないとも考えられる。しかし、シロイヌナズナでは開花時に葯と柱頭が直接接触し、風や送粉者がなくても自家受粉できるため、花粉が一定時間環境に放置されるような状況はまれである。環境中に一定時間置いた変異体の花粉では稔性に影響が生じていないかどうかなど、よく検証する必要がある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ禍の影響で思うように実験できない時期があり、十分な成果に至らなかったため研究期間を延長することとした。しかし、限られた時間の中での研究としては一定程度の成果を上げることはできたと考えている。

Strategy for Future Research Activity

網目状エキシンの構造形成に多糖モジュールが大きく寄与していること、およびタペート細胞での多糖の合成がエキシンの発達に必要であることを示し、研究を取りまとめる。

Report

(3 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(9 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] 上海交通大学(中国)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] 上海交通大学(中国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] La Trobe University(オーストラリア)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] NERD1 is required for primexine formation and plasma membrane undulation during microsporogenesis in Arabidopsis thaliana2020

    • Author(s)
      Xu Dawei、Mondol Palash Chandra、Ishiguro Sumie、Shi Jianxin、Zhang Dabing、Liang Wanqi
    • Journal Title

      aBIOTECH

      Volume: 1 Pages: 205-218

    • DOI

      10.1007/s42994-020-00022-1

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] タペート細胞に発言するBOR1は花粉形成に重要である2019

    • Author(s)
      松本真季, 山崎有紗. 吉成晃, 石黒澄衞, 高野順平
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2019年度静岡大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] スイレン由来アルカン合成酵素によるタバコ培養細胞BY-2でのアルカンの生産2019

    • Author(s)
      小島久恵, 鈴木孝征, 石黒澄衞
    • Organizer
      第32回植物脂質シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Contribution of cell wall polysaccharides to the construction of the reticulate exine structure of pollen grains in Arabidopsis2018

    • Author(s)
      Sumie Ishiguro, Masayuki Yasutomi, Toshiya Suzuki, Joan Onate Narciso, Kyoko Esaki, Wei Zeng, Monika S Doblin, Antony Bacic
    • Organizer
      The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 名古屋大学大学院生命農学研究科 生物化学研究室ウェブサイト

    • URL

      https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~biochem/

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 研究室ウェブサイト

    • URL

      https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~biochem/ishiguro.html

    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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