重複受精ライブイメージングによる配偶子融合ダイナミクスの解明

• 研究領域: 動植物に共通するアロ認証機構の解明
• 研究課題/領域番号: 22112515
• 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: 千葉大学 (2011); 独立行政法人理化学研究所 (2010)
• 研究代表者: 井川 智子 千葉大学, 大学院・園芸学研究科, 助教 (00360488)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2011年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 重複受精 / イメージング / 配偶子細胞膜 / 配偶子細胞骨格

研究概要

被子植物の受精では、2つの精細胞(雄性配偶子)がそれぞれ雌性配偶子である卵細胞または中央細胞と合体する。この受精様式は「重複受精」と呼ばれ、有性生殖を行う生物種の中でも被子植物にだけ見られる独特の現象である。精細胞は花粉管によって、雌性配偶子が内包される胚珠組織まで運ばれる。その後花粉管が破裂して精細胞が雌性配偶子に到達し、受精が起こるが、放出された精細胞がどのように雌性配偶子に到達するのか、また受精時には精細胞が雌性配偶子細胞に「侵入」するのか、雌雄の配偶子同士が「融合」するのかも明らかになっていなかった。
本研究では受精時における配偶子細胞ダイナミクスの解明を最終目的として、受精観察に利用できるシロイヌナズナ配偶子可視化マーカーラインの確立を行った。受精時には配偶子細胞の細胞膜や細胞骨格の構造変化が関与することが、他生物種でも報告されている。そこで精細胞、卵細胞、中央細胞の細胞膜または細胞骨格を蛍光タンパク質可視化したラインを用いて、配偶子細胞が生きた状態で重複受精を観察した。他植物種において、配偶子内のアクチンが重複受精時の配偶子ダイナミクスに関与する観察結果が報告されていたが、本研究では反証的な結果が得られた。また、ライブイメージングによって配偶子膜構造の重複受精時ダイナミクスを捉えることに成功した。被子植物において配偶子膜の動態を観察した例は本研究が初めてであり、学術論文として研究成果の発信を行う。