| 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 |
完了 (2024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 / 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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| 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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| 研究成果の概要 |
本研究では、多くのアブラナ科植物が持つ自家不和合性の分子機構を明らかにするため、雌ずい乳頭細胞の浸透圧調節が不和合性を仲介するという仮説を立て、浸透圧調節に重要な細胞膜H+-ATPaseに着目してこの酵素の関与を調べた。その結果、アブラナ(Brassica rapa)柱頭のH+-ATPaseの活性が自家不和合性時に促進し、花粉への水移行を制御することが示された。また別のアブラナ科植物であるシロイヌナズナの柱頭においても遺伝学を用いて同様の結果が示されたことから、アブラナ科植物では乳頭細胞のH+-ATPaseを介した浸透圧調節が花粉への水移行を制御し、自家不和合性に関与することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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