| Project/Area Number |
22K14867
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Hayashi Maki 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (30942106)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 花粉吸水 / 自家不和合性 / 細胞膜H+-ATPase / アブラナ科植物 / 受粉反応 / アブラナ科 |
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| Outline of Research at the Start |
植物には、自身の花粉では受精を行わず、同種の他個体の花粉でのみ受精を行う自家不和合性植物が存在する。自家不和合性は、アブラナ科作物では経済的F1雑種育種技術として利用される農業的に重要な形質である。自家不和合性反応では、他個体の花粉を認識すると雌しべから花粉への水の供給が起こるが、雌雄細胞間の水の移動がどのように制御されているかは不明である。本研究ではアブラナ科植物を用いて、植物細胞の浸透圧調節を担う細胞膜H+-ATPaseに着目し、雌しべの花粉の自己他己認識後にH+-ATPaseが花粉吸水を制御しているかを明らかにする。これにより自家不和合性による受粉時の花粉吸水制御機構の理解を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, to clarify the molecular mechanism of self-incompatibility in Brassicaceae plants, and we hypothesized that osmoregulation of the pistil papilla cells mediates self-incompatibility, and investigated the involvement of the plasma membrane H+-ATPase, which is an important enzyme for osmoregulation in plant cells. Our results showed that the H+-ATPase activity in the stigma of Brassica rapa was promoted during self-incompatibility and controlled water transport from papilla cells to pollen. Furthermore, similar results were shown using a genetic approach in the stigmas of Arabidopsis thaliana, another Brassicaceae plant, suggesting that in Brassicaceae plants, osmoregulation via H+-ATPase in the papilla cells controls water transport to the pollen and is involved in self-incompatibility.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
アブラナ科植物にはハクサイ、キャベツ、ブロッコリーなど多くの野菜が含まれ、我々の食糧として非常に重要である。これらの多くは自家不和合性を持ち、受粉時の雌しべ乳頭細胞から花粉への水移行を阻害することにより、自身の花粉による受精を拒絶する。アブラナ科植物の自家不和合性における、乳頭細胞と花粉の自他認識の分子メカニズムは明らかとなっているが、この乳頭細胞から花粉への水移行の制御メカニズムについての詳細は明らかとなっていない。本研究結果から、アブラナ科植物の乳頭細胞内に浸透圧制御が存在し、これが花粉へ水を渡すか否かを調節している可能性が示唆され、将来的にアブラナ科野菜の育種に貢献する知見が得られた。
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