アブラナおよびペチュニアの自家不和合性の分子機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11238205
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 磯貝 彰 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 (20011992)
• 研究分担者: 岩野 恵 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教務職員 (50160130) ; 柴 博史 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (20294283) ; 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, 助教授 (70273836)
• キーワード: 自家不和合性 / アブラナ / ペチュニア / S-レセプターキナーゼ / 花粉因子 / S-RNase / シグナル伝達 / 自他識別

研究概要

1、アブラナ科植物の自家不和合性にかかわる研究
Brassica rapaにおいてSRKのリガンドである花粉因子として明らかにされたSP11タンパク質を免疫沈降法で、膜画分より精製し、その分子量を測定した。その結果に基づいて、SP11を化学合成し、それを用いて、柱頭膜画分とSP11との結合性を見た。その結果、SP11はSRK/SLG複合体にS遺伝子型特異的に結合することが判明した。膜画分には、高親和性と低親和性結合部位があり、前者のKd値はnMレベルであった。また、この状態で、ATPを加えることにより、SRKがS遺伝子特異的にリン酸化されることが判明した。これによって、SP11はSRKのリガンドそのものであることが証明され、アブラナ科植物での自家不和合性の自他識別システムの基本構造を明らかにできた。
さらに、花粉で劣性を示すS系統のSP11遺伝子を明らかにし、優性のS系統のSP11とは、シグナルペプチド部位も異なっていること、成熟タンパク質部分では、優性系統よりも変異が少ないことを明らかにした。さらに、劣性ホモ系統では、SP11遺伝子は葯のタペート細胞で発現するのに対し、優性系統とのヘテロ体では、その発現が抑制されていることを見いだした。この現象は、優劣性の決定の新しい機構と考えている。
2、ペチュニアの自家不和合性に関わる花粉因子の探索
花粉において発現しているmRNA、約4000種についてクローニングして、その塩基配列を決定している。これらのESTを用いて、今後、S遺伝子間で発現様式が似ており、多型性を示す遺伝子群を検索する予定である。

研究成果

• [文献書誌] H.Shiba: "A pollen coat protein, SP11/SCR, determines the pollen specificity in the self-incompatibility of Brassica"Plant Physiol.. 125(4). 2095-2103 (2001)
• [文献書誌] S.Takayama: "Direct ligand-receptor complex interaction controls Brassica self-incompatibility"Nature. 413. 534-538 (2001)
• [文献書誌] H.Shiba: "The dominance of alleles controlling self-incompatibility in Brassica pollen is regulated at the RNA level"Plant Cell. 14(2)(In press). (2002)
• [文献書誌] 磯貝 彰: "植物は自分の花粉をどうやって見分けるか"蛋白質核酸酵素. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 柴 博史: "植物の自家不和合性の謎が解けた"化学. 56(8). 18-23 (2001)
• [文献書誌] Y.Takada: "Characterization of expressed genes in the SLL2 region of self-incompatibile Arabidopsisi thaliana"DNA Research. 8. 215-219 (2001)
• [文献書誌] K.Hatakeyama: "The S receptor kinase gene determines dominance relationships in stigma expression of self-incompatibility in Brassica"Plant J.. 26(1). 69-76 (2001)
• [文献書誌] N.Kai: "Sequence comparisons among dispersed members of the Brassica S multigene family in an S9 genome"Mol. Genet. Genomics. 265. 526-534 (2001)