In vitro受精法を用いた胚発生第一分裂における極性決定の分子機構

• 研究課題/領域番号: 15031222
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 小柴 共一 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (80117704)
• 研究分担者: 岡本 龍史 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (50285095)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円); 2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2003年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: 遺伝子 / 発生・分化 / シグナル伝達 / 細胞間相互作用 / 極性 / トウモロコシ / イネ / in vitro受精

研究概要

トウモロコシの卵細胞、in vitro受精法で作製した2細胞胚、その胚から単離した頂端細胞および基部細胞からcDNAを合成し、これら4種のcDNAをテンプレートとしてRAPD-PCRを行った。その結果、受精後に新たに発現する遺伝子もしくは発現が抑制される遺伝子が同定され、それらの発現パターンから1)頂端細胞においてのみ発現する遺伝子、2)基部細胞においてのみ発現する遺伝子、3)頂端および基部細胞の双方の細胞で発現する遺伝子、4)頂端細胞においてのみ発現が抑制されている遺伝子、5)基部細胞においてのみ発現が抑制されている遺伝子、6)恒常的に発現している遺伝子、の6つのグループに分類した。さらに、受精により発現が誘導される遺伝子の発現を受精卵から2細胞胚までの受精卵発達過程で調べたところ、胚発生の第一細胞分裂以前に受精卵細胞中においてそれら遺伝子が既に発現していることが明らかになった。このことから、グループ1または2の遺伝子転写産物が受精卵中の頂端または基部領域に局在していることを示唆された。
トウモロコシ卵細胞タンパク質をSDS-または2D-PAGEで展開後、ゲル中の主要タンパク質バンド/スポットをLC-MS/MSにより解析した。その結果、卵細胞主要タンパク質として、3種の解糖系酵素、2種のミトコンドリアタンパク質およびアネキシンp35を同定した。
未開花のイネ花より卵細胞と精細胞をおのおの単離する系を確立し、イネin vitro受精系の確立に向けて研究を進めている。また、16個のイネ卵細胞からのcDNA合成に成功した。受精卵や2細胞胚など極微量試料からのRNAを出発材料にしてマイクロアレイ解析を行う予定であるが、このような微量のRNAをアレイ解析用のプローブ作製に用いた際のデータの信頼性を検証する研究も進行させている。

研究成果

• [雑誌論文] Vigorous synthesis of indole-3-acetic acid in the apical very tip leads to a constant basipetal flow of the hormone in maize coleoptiles. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Nishimura, T., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Plant Sci. 168 ページ: 467-473
• [雑誌論文] Disruption and overexpression of auxin response factor 8 gene of Arabidopsis affect hypocotyle elongation and root growth habit, indicating its possible involvement in auxin homeostasis in ight condition. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tian, C.-e., Muto, H., Higuchi, K., Matamura, T., Tatematsu, K., Koshiba, T., Yamamoto, K.T.
  • 雑誌名: Plant J. 40 ページ: 333-343
• [雑誌論文] Identification of major proteins in maize egg cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, T., Higuchi, K., Shinkawa, T., Isobe, T., Lorz, H., Koshiba, T., Kranz, E.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 45 ページ: 1406-1412
  • NAID: 10013774203
• [雑誌論文] Possible involvement of abscisic acid in the induction of secondary somatic embryogenesis on seed coat-derived carrot somatic embryos.
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y., Iizuka, M., Nakayama, D., Ikeda, M., Kamada, H., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Planta (印刷中)
• [雑誌論文] Identification of genes that are up- or down-regulated in the apical or basal cell of maize two-celled embryos and monitoring their expressions during zygote development by a cell manipulation- and PCR-based approach.
  • 著者名/発表者名: Okamoto, T., Scholten, S., Lorz H., Kranz, E.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. (印刷中)
  • NAID: 10014431092
• [雑誌論文] Major proteins in plant and animal eggs.
  • 著者名/発表者名: Okamoto, T., Kranz, E.
  • 雑誌名: Acta Biologica Cracoviensia (印刷中)
• [文献書誌] Hashimoto, M., Kiseleva, L., Sawa, S., Furukawa, T., Komatsu, S., Koshiba, T.: "A novel rice PR10 protein, RSOsPR10, specifically induced in roots by biotic and abiotic stresses, possibly via the jasmonic acid signaling pathway."Plant Cell Physiol.. (印刷中).
• [文献書誌] Hiraoka, A., Homareda, H., Yoshitama, K., Koshiba, T.: "Effects of Plant Polyphenoles on the Copper - Induced Oxidation of Human Serum Lipid."Biomed.Res.Trace Elements. 14(4). 319-322 (2003)
• [文献書誌] Koiwai, H, Nakaminami, K., Seo, M, Mitsuhashi, W, Toyomasu, T, Koshiba, T.: "Tissue-specific localization of an abscisic acid biosynthetic enzyme, AAO3, in Arabidopsis."Plant Physiol.. (印刷中).
• [文献書誌] Kranz, E., Hoshino, Y., Okamoto, T., Scholten, S.: "Double fertilization in vitro and transgene technology."Plant Biotechnology and Molecular Markers. 31-42 (2003)
• [文献書誌] Kushiro, T., Okamoto, M., Nakabayashi, K., Yamagishi, K., Kitamura, S., Asami, T., Hirai, N., Koshiba, T., Kamiya, Y., Nambara, E.: "The Arabidopsis Cytochrome P450 CYP707A Family Encodes ABA 8'-Hydroxylases : Key Enzymes in ABA Catabolism."EMBO J.. (印刷中).
• [文献書誌] Kuwabara, A., Ikegami, K., Koshiba, T., Nagata, T.: "Effect of ethylene and abscisic acid upon heterophylly in Ludwigia arcuate (Onagraceae)."Planta. 217. 880-887 (2003)
• [文献書誌] Nakamura, A., Higuchi, K., Goda, H., Fujiwara, M.T., Sawa, S., Koshiba, T., Shimada, Y., Yoshida, S.: "Brassinolide induces IAA5 and IAA19, and DR5, a synthetic auxin response element in Arabidopsis, implying a cross-talk point of brassinosteroid and auxin signaling."Plant Physiol.. 133. 1843-1853 (2003)
• [文献書誌] Okamoto, T., Shimada, T., Hara-Nishimura I., Nishimura, M., Minamikawa, T.: "C-terminal KDEL sequence of a vacuolar KDEL-tailed cysteine proteinase (SH-EP) is essential for vacuolar transport of SH-EP and formation of KDEL-vesicle (KV)."Plant Physiol.. 132. 1892-1900 (2003)
• [文献書誌] 小柴共一: "最近の植物ホルモン研究の動向 II 生合成"植物の成長調節. 38. 157-158 (2004)
• [文献書誌] 小柴共一, 森由紀子: "オーキシンの生合成経路と合成部位"植物の成長調節. 38. 159-167 (2003)
• [文献書誌] 南原英司, 岡本昌憲: "第4章アブシジン酸;3.アブシジン酸とジベレリンのクロストーク"植物細胞工学シリーズ20号レビュー集/「新版 植物ホルモンのシグナル伝達」. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] 小柴共一, 森由紀子: "第1章オーキシン;1.オーキシンの生合成"植物細胞工学シリーズ20号レビュー集/「新版 植物ホルモンのシグナル伝達」. (印刷中). (2004)