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卵細胞被覆構造体の解析を起点とする配偶子融合のメス側因子の探索

公募研究

研究領域植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて―
研究課題/領域番号 17H05846
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関横浜市立大学

研究代表者

丸山 大輔  横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (80724111)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード重複受精 / シロイヌナズナ / 受精領域 / 卵細胞 / 中央細胞 / 助細胞 / 精細胞 / 花粉管 / 細胞壁 / FIB-SEM / ブリーシンガメン
研究実績の概要

被子植物の種子形成は、花粉管から放出された2つの精細胞が種子の前駆組織である胚珠へと届けられ、その内部にある卵細胞と中央細胞を重複受精させることで始まる。このとき、卵細胞と中央細胞の間には精細胞を受け入れるための、いわば受精領域とよぶべき場が一過的に出現をするが、現在までに受精領域の役割はほとんど明らかになっていない。われわれは、受精領域がつくられる前の卵細胞と中央細胞の間の連続電子顕微鏡像をFIB-SEMで取得し、180 nm間隔で選択した66枚の画像の三次元像を構築して卵細胞を覆うパッチ状の細胞壁構造の存在を示した。平成30年度ではピッチの密度を90 nmにした計132枚のトレース画像から三次元構築を行い、パッチ状構造の細部の形態をより滑らかに表現することができた。このパッチ状の細胞外構造は卵細胞から特異的に分泌される蛍光タンパク質を用いることで、共焦点顕微鏡によっても観察することができる。そこで卵細胞の分泌を阻害することで、このパッチ状構造の形成も止めることができるのではないかと考えた。この仮説を調べるため、平成30年度ではCOPII小胞形成に必須のSAR1の優性欠損変異体を卵細胞特異的に発現するpEC1.1::SAR1 H74L形質転換体を作製した。この植物では卵細胞から発現する分泌型蛍光タンパク質のシグナルが細胞外領域に局在しなかったことから、未受精胚珠でパッチ状の細胞外領域を欠損している可能性が示唆された。この形質転換体の雌しべに精細胞マーカーラインの花粉を授粉したところ、精細胞は受精領域へと到達せず、受精に失敗することがわかった。したがって、卵細胞の分泌活動が細胞外領域の形成に必須であること、そして、そのパッチ状構造が精細胞放出時における受精領域の瞬間的な形成において、重要な役割をはたすことが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Kentucky University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Geneva University(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A pharmacological study of Arabidopsis cell fusion between the persistent synergid and endosperm.2018

    • 著者名/発表者名
      Motomura K, Kawashima T, Berger F, Kinoshita T, Higashiyama T, Maruyama D.
    • 雑誌名

      J Cell Sci.

      巻: 131 号: 2 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1242/jcs.204123

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis.2017

    • 著者名/発表者名
      Zhao, X., Bramsiepe, J., Van Durme, M., Komaki, S., Prusicki, M.A., Maruyama, D., Forner, J., Medzihradszky, A., Wijnker, E., Harashima, H., Lu, Y., Schmidt, A., Guthorl, D., Logrono, R.S., Guan, Y., Pochon, G., Grossniklaus, U., Laux, T., Higashiyama, T., Lohmann, J.U., Nowack, M.K., Schnittger, A.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 356 号: 6336

    • DOI

      10.1126/science.aaf6532

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines2017

    • 著者名/発表者名
      Mina Ohtsu, Yoshikatsu Sato, Daisuke Kurihara, Takuya Suzaki, Masayoshi Kawaguchi, Daisuke Maruyama, Tetsuya Higashiyama
    • 雑誌名

      Protoplasma

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 2107-2115

    • DOI

      10.1007/s00709-017-1105-0

    • NAID

      120006382262

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Reception of pollen tube contents by the endosperm.2018

    • 著者名/発表者名
      Maruyama, D., Susaki, D., Higashiyama, T., Kinoshita, T
    • 学会等名
      The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction・長良川国際会議場,岐阜市
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナの卵細胞被覆構造体・ブリーシンガメンの解析2018

    • 著者名/発表者名
      丸山大輔
    • 学会等名
      微細構造解析プラットフォーム成果報告会・産業技術総合研究所臨海副都心センター・東京都江東区
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新奇の細胞融合現象による花粉管誘引停止メカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      丸山大輔
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会・広島国際会議場・広島市
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the structure surrounding the egg cell in Arabidopsis thaliana.2018

    • 著者名/発表者名
      Susaki, D., Oi, T., Tomomi S., Izumi, R., Enomoto, S., Arai, S., Kinoshita, T., Maruyama., D.
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ卵細胞被覆構造の解析2017

    • 著者名/発表者名
      丸山 大輔、大井 崇生、須崎大地、東山 哲也、木下 哲
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Plant Germline Development2017

    • 著者名/発表者名
      Susaki, D., Maruyama, D., Yelagandula, R., Berger, F., Kawashima, T.
    • 出版者
      Humana Press, New York, NY
    • ISBN
      9781493972869
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-28  

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