| 研究課題/領域番号 |
20K21432
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜市立大学 |
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研究代表者 |
丸山 大輔 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (80724111)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | シロイヌナズナ / 花粉管 / 精細胞 / 内部形質膜 / 卵細胞 / カルシウム / ペプチド / 栄養核 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
被子植物の精細胞は先端成長する花粉管の内部を通って卵細胞のある胚珠とよばれるメス組織へと運ばれて受精をする。精細胞を包みこんでいる内部形質膜という膜系は、卵細胞の珠口に放出されたのちに素早く崩壊することで精細胞膜を露出させ、受精の準備を整えさせると考えられているが、植物の受精は雌しべの組織の奥深くで起きる現象であることから、内部形質膜の崩壊の仕組みは理解が進んでいなかった。本研究ではシロイヌナズナを使って、内部形質膜の崩壊を促す可能性があるメス側からのシグナルを検討するとともに、内部形質膜に局在するタンパク質の機能を解析する。これにより、内部形質膜の崩壊メカニズムと崩壊の意義を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
被子植物の精細胞は花粉管と呼ばれる細い管状構造の内部を通り、胚珠の中にある卵細胞まで届けられることで受精を行う。花粉管伸長の間、精細胞は2つ1組 が内部形質膜とよばれる栄養細胞の単膜花粉管栄養核とつながった雄性生殖単位として共に行動する。本研究計画のこれまでの解析で、カルシウム欠乏条件で放出された精細胞が内部形質膜の安定化を示すことや、逆にカルシウム添加条件が内部形質膜崩壊を誘導することが示されてきた。ここから、胚珠内に精細胞が放出された瞬間に発生するカルシウム濃度の一過的上昇（カルシウムスパイク）によって内部形質膜が崩壊し、精細胞膜を露出させることで素早く重複受精が起こる仕組みが明らかになってきた。令和5年度ではシロイヌナズナの変異体解析によって、新たに卵細胞から分泌されるシグナルペプチドが内部形質膜崩壊を誘導する可能性が示された。この結果より、シロイヌナズナの内部形質膜崩壊は、精細胞の放出とともに発生するカルシウムスパイクと卵細胞分泌ペプチドのシグナルの相互作用にという、時空間的に厳密に制御された仕組みを用いていることが示唆された。また、青色光の照射による花粉管破裂の誘導という、放出直後の精細胞動態を観察するための技術基盤の構築において本研究が一部の貢献を行なった。これらの成果は今まで見過ごされてきた被子植物の精細胞の活性化という現象を再定義し、今後の重複受精の分子機構の解析に役立つことが期待される。
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