アブラナおよびペチュニアの自家不和合性の分子機構

2002 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 / S遺伝子 / 花粉因子 / 自他識別 / 受容体キナーゼ / リガンド / RNase / F-box蛋白質

研究概要

1.アブラナの自家不和合性に関わる研究
本科植物については、すでに花粉側因子の実体SP11を解明し、花粉の自他識別がSP11と乳頭細胞膜上のSRK受容体キナーゼ複合体とのリガンド-リセプター相互作用を介して行われていることを明らかにした。本年度は、この自他識別反応についての蛋白質構造化学的解析と、受容体下流の情報伝達に関わる鍵分子の探索を行った。すなわち、花粉側因子SP11については、活性型の構造を持つ蛋白質を全化学合成し、その立体構造をNMRスペクトルで明らかにした。また、SRK下流の情報伝達系に関わる鍵分子を同定する目的で、受粉後にリン酸化レベルの変動する柱頭タンパク質を精査し、自家あるいは他家受粉時に特異的にリン酸化されるタンパク質を複数見出すことに成功した。
2.ペチュニアの自家不和合性に関わる研究
ペチュニアのゲノム解析を通じ、ナス科植物のS遺伝子座はセントロメア近傍に位置し、繰り返し配列が多く複雑で、花粉側因子の同定には不向きであることを示してきた。そこで本年度は、ナス科植物と同じ自家不和合性機構を有し、かつゲノムサイズが小さなバラ科植物ウメに着目し、そのS遺伝子座を解析することで花粉側因子の探索を行った。その結果、有力な花粉側因子候補SLF (S-locus F-box)を見出すことに成功した。SLF遺伝子は、1)雌ずい側因しS-RNase遺伝子のすぐ下流の変異に富んだS遺伝子座領域に存在し、2)S-複対立遺伝子毎に異なる特異的な配列を有し、3)花粉(管)で特異的に発現していることを明らかにした。これらの実験データは、SLFがバラ科植物の自家不和合性の花粉側因子であることを極めて強く示唆するものである。現在、ペチュニアでもSLF遺伝子候補を見出しており、花粉側因子であるかの解析を進めている。

研究成果

• [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. 491-504 (2002)
• [文献書誌] S.Takayama: "Peptide signalling in plants"Curr. Opin. Plant Biol.. 5. 382-387 (2002)
• [文献書誌] A.Isogai: "Molecular mechanism for the recognition reaction in the self-incompatibility of Brassica species"Porc. Japan Acad.. 78,Ser.B. 241-249 (2002)
• [文献書誌] S.Takayama: "Molecular mechanism of self-recognition in Brassica self-incompatibility"J. Exp. Bot.. 54. 149-156 (2003)
• [文献書誌] T.Kakizaki: "Linear dominance relationship among four class-II S haplotypes in pollen is determined by the expression of SP11 in Brassica self-incompatibility"Plnat Cell Physiol.. 44. 70-75 (2003)
• [文献書誌] T.Entani: "Comparative analysis of the self-incompatibility (S-)locus region of Prunus mume : identification of a pollen-expressed F-box gene with allelic diversity"Genes Cells. 8. 202-213 (2003)
• [文献書誌] H.Shiba: "Genomic organization of the S-locus region of Brassica"Biosci. Biotechnol. Biochem.. (in press).
• [文献書誌] G.Suzuki: "The S haplotypes lacking SLG in the genome of Brassica rapa"Plant Cell Rep.. (in press).
• [文献書誌] M.Iwano: "Immunohistochemical studies on translocation of pollen S-haplotype determinant in self-incompatibility of Brassica rapa"Plant Cell Physiol.. (in press).
• [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-アブラナ科植物の自家不和合性の分子機構"蛋白質核酸酵素. 47(6). 700-707 (2002)