アブラナ科およびナス科植物の自家不和合性の分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 25252021
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 高山 誠司 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (70273836)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円); 2015年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円); 2014年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円); 2013年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
• キーワード: 植物 / シグナル伝達 / 細胞間認識 / 生殖 / 自家不和合性 / アブラナ科 / ナス科

研究成果の概要

アブラナ科およびナス科植物の自家不和合性の分子機構解明を目的とした。アブラナ科は、花粉SP11リガンドと雌ずいSRKリセプターとの「自己」特異的な結合を介して自己を認識している。今回SRK下流で、雌ずい細胞内にグルタミン酸受容体を介したCa2+の流入が起き、これにより自己花粉の発芽が阻害されていることを明らかにした。ナス科では、雌ずいの細胞毒（S-RNase）と花粉F-box蛋白質（SLFs）との「自己」特異的な非相互作用により自己花粉を排除している。今回ペチュニアで18種類のSLFsがSCF複合体を形成し、協調的に全ての非自己S-RNaseを無毒化していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient expression of SRK intracellular domain by a modeling-based protein engineering. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murase K, Hirano Y, Takayama S, Hakoshima T.
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 印刷中 ページ: 70-75
  • DOI: 10.1016/j.pep.2015.09.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of reference genes for quantitative expression analysis using large scale RNA-seq data of Arabidopsis thaliana and model crop plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Kudo T, Sasaki Y, Terashima S, Matsuda-Imai N, Takano T, Saito M, Kanno M, Ozaki S, Suwabe K, Suzuki G, Watanabe M, Matsuoka M, Takayama S, Yano K
  • 雑誌名: Genes Genet. Syst. 巻: 印刷中
  • NAID: 130005421205
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の自家不和合性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 円谷徹之、久保健一、高山誠司
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 号: 3 ページ: 308-314
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870308
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2015-06-25
• [雑誌論文] Calcium signalling mediates self-incompatibility response in the Brassicaceae (2015)
  • 著者名/発表者名: Megumi Iwano, Kanae Ito, Sota Fujii, Mitsuru Kakita, Hiroko Asano-Shimosato, Motoko Igarashi, Pulla Kaothien-Nakayama, Tetsuyuki Entani, Asaka Kanatani, Masashi Takehisa, Masaki Tanaka, Kunihiko Komatsu, Hiroshi Shiba, Takeharu Nagai, Atsushi Miyawaki, Akira Isogai & Seiji Takayama
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 号: 9 ページ: 15128-15128
  • DOI: 10.1038/nplants.2015.128
  • NAID: 120005716858
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K. K., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., Suwabe, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 号: 4 ページ: 663-673
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu209
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of transgenic <i>Linum perenne</i> by <i>Agrobacterium</i>-mediated transformation (2015)
  • 著者名/発表者名: Murase, K., Sugai, Y., Hayashi, S., Suzuki, Y., Tsujii, K., Takayama, S.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 4 ページ: 349-352
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.1109a
  • NAID: 130005115907
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナス科植物の自家不和合性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 円谷徹之、久保健一、高山誠司
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 53 号: 12 ページ: 826-833
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.53.826
  • NAID: 130005284297
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
• [雑誌論文] Gene duplication and genetic exchange drive the evolution of S-RNase-based self-incompatibility in Petunia (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Kubo, Timothy Paape, Masaomi Hatakeyama, Tetsuyuki Entani, Akie Takara, Kie Kajihara, Mai Tsukahara, Rie Shimizu-Inatsugi, Kentaro K. Shimizu, Seiji Takayama
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 号: 1 ページ: 14005-14005
  • DOI: 10.1038/nplants.2014.5
  • NAID: 120005716849
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ubiquitin-proteasome-mediated degradation of S-RNase in a solanaceous cross-compatibility reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuyuki Entani, Ken-ichi Kubo, Shin Isogai, Yoichiro Fukao, Masahiro Shirakawa, Akira Isogai, Seiji Takayama
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1014-1021
  • DOI: 10.1111/tpj.12528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ca^<2+>-activated reactive oxygen species production by Arabidopsis RbohH and RbohJ is essential for proper pollen tube tip growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaya, H., Nakajima, R., Iwano, M., Kanaoka, M., Kimura, S., Takeda, S., Kawarazaki, T., Senzaki, E., Hamamura, H., Higashiyama, T., Takayama, S., Abe, M., and Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 (3) 号: 3 ページ: 1069-1080
  • DOI: 10.1105/tpc.113.120642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological and Genetic Analysis of CO_2-Induced Breakdown of Self-Incompatibility in Brassica rapa (2014)
  • 著者名/発表者名: Lao, X., Suwabe, K., Niikura, S., Kakita, M., Iwano, M., and Takayama, S.
  • 雑誌名: J Exp Bot. 巻: 65 (4) 号: 4 ページ: 939-951
  • DOI: 10.1093/jxb/ert438
  • 査読あり
• [雑誌論文] A pollen coat-inducible autoinhibited Ca^<2+>-ATPase expressed in stigmatic papilla cells is required for compatible pollination in the Brassicaceae (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M., Igarashi, M., Tarutani, Y., Kaothien-Nakayama, P., Nakayama, H., Moriyama, H., Yakabe, R., Entani, T., Shimosato-Asano, H., Ueki, M., Tamiya, G., and Takayama, S
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 (2) 号: 2 ページ: 636-649
  • DOI: 10.1105/tpc.113.121350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of MLPK pathway in intraspecies unilateral incompatibility regulated by a single locus with stigma and pollen factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Takada, Takahiro Sato, Go Suzuki, Hiroshi Shiba, Seiji Takayama, Masao Watanabe
  • 雑誌名: G3 (Bethesda) 巻: 3 号: 4 ページ: 719-726
  • DOI: 10.1534/g3.113.005892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell Type-Specific Transcriptome of Brassicaceae Stigmatic Papilla Cells from a Combination of Laser Microdissection and RNA Sequencing (2013)
  • 著者名/発表者名: Osaka, M., Matsuda, T., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Maeda, S., Sewaki, M., Sone, M., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K.K., Yano, K., Lim, Y.P., Suzuki, G., Suwabe, K., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 (11) 号: 11 ページ: 1894-1906
  • DOI: 10.1093/pcp/pct133
  • 査読あり
• [学会発表] ナス科植物ペチュニアのCullin1遺伝子群の同定と自家不和合性反応に関する機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、塚原麻伊、円谷徹之、村瀬浩司、高山誠司
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県、盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] アブラナ科植物において低分子RNAとその標的配列の多様性により複雑な階層的優劣性が制御される (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田七夕子、安田晋輔、柿崎智博、三浦栄子、樽谷芳明、高田美信、鈴木剛、渡辺正夫、高山誠司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会（BMB2015）ワークショップ
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] ナス科植物ペチュニアのCullin1遺伝子群の同定と自家不和合性反応に関する機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、塚原麻伊、円谷徹之、村瀬浩司、高山誠司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 自家不和合性の分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山誠司
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会「植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県、三島市）
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Allelic variants of small RNA control dominance hierarchy among self-incompatibility alleles in Brassica rapa (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Diversification and evolution of self-incompatibility systems in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Paape T, Hatakeyama M, Entani T, Shimizu-Inatsugi R, Shimizu KK, Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Trans-acting small RNA controlling the dominance hierarchy among self-incompatibility alleles in Brassica rapa (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuda S, Wada Y, Kakizaki T, Miura E, Tarutani Y, Shimoda T, Takada Y, Suzuki G, Watanabe M, Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] 遺伝子重複と遺伝子交換がS-RNase型自家不和合性の進化をドライブする (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、Timothy Paape、畠山剛臣、円谷徹之、清水（稲継）理恵、清水健太郎、高山誠司
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] Pollen-stiguma interaction in the Brassicaceae (2015)
  • 著者名/発表者名: Sota Fujii、Meguni Iwano、Kanae Ito、Seiji Takayama
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会シンポジウム「Molecular dissection of reproductive processes in plants」
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の自家不和合性機構の多様性と進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、円谷徹之、岩野恵、高山誠司
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会ワークショップ「動植物における生殖戦略とその分子基盤」
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] アブラナ科植物の和合・不和合受粉過程における情報伝達系の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵、伊藤花菜江、五十嵐元子、浅野（下里）裕子、高山誠司
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] Search for genes involved in cross- and self-pollination in the Brassicaceae (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoko Igarashi, Keiko Ohara, Megumi Iwano, Masahiro Fujita, Nori Kurata, Seiji Takayama
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] STEM トモグラフィーを用いたシロイヌナズナの受精過程の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀井真人、岩野恵、森稔幸、高山誠司
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
• [学会発表] アブラナ科植物自家不和合性の分子メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵、伊藤花菜江、浅野（下里）裕子、五十嵐元子、岩尾康宏，高山誠司
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会ワークショップ
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
• [学会発表] 植物の自家不和合性における自己非自己識別機構に関する研究
  • 著者名/発表者名: 高山誠司
  • 学会等名: 第84回日本農学大会
  • 発表場所: 東京大学山上会館（東京都文京区）
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of intracellular signaling pathway in Brassica self-incompatibility
  • 著者名/発表者名: Kanae Ito, Megumi Iwano, Hiroko Shimosato-Asano, Mitsuru Kakita, Pulla Nakayama, Seiji Takayama
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム "Signaling and Coordination in Plant Development"
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
• [学会発表] Molecular mechanism for S-RNase-based self incompatibility in Petunia
  • 著者名/発表者名: Mai Tsukahara, Tetsuyuki Entani, Ken-ichi kubo, Kohji Murase,Megumi Iwano, Seiji Takayama
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム "Signaling and Coordination in Plant Development"
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
• [図書] "Self-Incompatibility in the Brassicaceae" in "Sexual Reproduction in Animals and Plants" (2014)
  • 著者名/発表者名: Megumi Iwano, Kanae Ito, Hiroko Shimosato-Asano, Kok Song Lai, Seiji Takayama
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Springer, Heidelberg
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科細胞間情報学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/takayama
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科細胞間情報学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/takayama/
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科 細胞間情報学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/takayama/