| 研究課題/領域番号 |
22K14867
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分39010:遺伝育種科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
林 真妃 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (30942106)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 花粉吸水 / 細胞膜H+-ATPase / 自家不和合性 / アブラナ科植物 / 受粉反応 / アブラナ科 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究実績の概要 |
今年度は前年度にアノテーションしたアブラナのＨ+-ATPaseの柱頭における発現をqPCRによって調べ、アブラナの18遺伝子存在するＨ+-ATPaseアイソフォームのうち、3遺伝子が強く発現していることが分かった。さらに、乳頭細胞H+-ATPaseの花粉吸水における機能を調べるため、H+-ATPaseの活性化剤と阻害剤を処理したアブラナ柱頭での花粉の吸水速度測定を行った。その結果、活性化剤を処理した場合では和合花粉の吸水が抑制され、阻害剤を処理した柱頭では不和合花粉の吸水が促進された。この結果は、前年度に行った化合物処理時のアブラナの自家不和合性反応と一致していた。このことから、アブラナ乳頭細胞では、細胞膜H+-ATPaseが受粉反応時に機能し、自家不和合性を調節していることが示唆された。また、受粉反応時のH+-ATPaseの機能を遺伝学的に調べるため、シロイヌナズナの柱頭で発現するH+-ATPaseのAtAHA1恒常活性化型変異体ost2-2Dの雌しべを用いて解析を行った。結果、野生型の雌しべと比較して花粉吸水速度の低下が見られた。さらに、その後の雌しべ内での花粉管伸長もost2-2D変異体で低下することがわかった。以上の結果から、アブラナ科植物の乳頭細胞の細胞膜H+-ATPaseの活性が花粉吸水を制御している可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
化合物処理によりH+-ATPase活性を変化させたアブラナ柱頭で、自家不和合性反応に変化がみられ、シロイヌナズナのH+-ATPase恒常活性型変異体の雌しべでも花粉吸水速度の低下がみられた。このことから本申請研究の当初に仮説とした、アブラナ科植物の受粉反応でのH+-ATPaseの機能の重要性が示され、さらにタンパク質活性が花粉吸水に関与している可能性まで示すことができた。しかし、実際にH+-ATPase活性が自家不和合性反応の受粉前後に変化しているのかは現在調査中であり、計画の達成には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は受粉前後の乳頭細胞のH+-ATPase活性に変化の有無を明確にした後、得られた結果を元に論文を作成し、国際雑誌へ投稿する。
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