アブラナおよびペチュニアの自家不和合性の分子機構

2003 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 / ウメ / S-レセプターキナーゼ / S-RNase / Fボックスタンパク質 / 自他認識

研究概要

1.アブラナの自家不和合性
雌ずいのSRK受容体下流の情報伝達系の解明を目的として、自家和合性変異株イエローサルソンの原因遺伝子Mのポジショナルクローングを行った。その結果、M遺伝子は、MLPKと名付けた新規膜結合型蛋白質キナーゼをコードしていることが示された。変異株においては、1塩基非同義置換によりMLPKはキナーゼ活性を失っていることが判明した。この変異株の柱頭に野生型MLPKを一過的に発現させると自家不和合性が回復することが示され、MLPKが自家不和合性の情報を正に伝達する鍵因子であることが明らかとなった。MLPKは、これまでに機能が殆ど解明されていない受容体様細胞質キナーゼ(RLCK)ファミリーに属する蛋白質であったが、細胞膜に局在しており、恐らくSRK近傍で機能していると考えられた。MLPKの活性化機構や基質を明らかにすることで情報伝達系の解明が加速するものと期待される。
2.ペチュニアの自家不和合性
昨年度、ナス科植物ペチュニアと同じ配偶体型自家不和合性を示すバラ科植物ウメのS遺伝子座の解析から、花粉因子の有力な候補遺伝子SLFを発見した。しかし、ウメを用いての形質転換による機能証明は困難であったことから、本年度は、そのオルソログをペチュニアで探索した。その結果、ペチュニアの3つのSハプロタイプからSLFオルソログと推定される遺伝子を単離することができた。現在、花粉因子としての機能の証明を、形質転換の手法を用いて進めている。また、SLFはFボックス蛋白質として、推定標的蛋白質であるS-RNaseの蛋白質分解に関与していると期待される。SLFのS-RNaseとの相互作用の検証と、Fボックス蛋白質としての機能検証が、今後の重要研究課題として残されている。

研究成果

• [文献書誌] Takayama, S.: "Molecular mechanism of self-recognition in Brassica self-incompatibility."J.Exp.Bot.. 54. 149-156 (2003)
• [文献書誌] Kakizaki, T.: "Linear dominance relationship among four class-II S haplotypes in pollen is determined by the expression of SP11 in Brassica self-incompatibility."Plant Cell Physiol.. 44. 70-75 (2003)
• [文献書誌] Shiba, H.: "Genomic organization of the S-locus region of Brassica."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67. 622-626 (2003)
• [文献書誌] Entani, T.: "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. 203-213 (2003)
• [文献書誌] Suzuki, G.: "The S haplotypes lacking SLG in the genome of Brassica rapa."Plant Cell Rep.. 21. 911-915 (2003)
• [文献書誌] Iwano, M.: "Immunohistochemical studies on translocation of pollen S-haplotype determinant in self-incompatibility of Brassica rapa."Plant Cell Physiol.. 44(4). 428-436 (2003)
• [文献書誌] Watanabe, M.: "Recent progress on self-incompatibility research in Brassica species."Breeding Sci.. 53. 199-208 (2003)
• [文献書誌] Mishima, M.: "Structure of the male determinant factor for Brarsica self-incompatibility."J.Biol.Chem.. 278(38). 36389-36395 (2003)
• [文献書誌] Iwano, M.: "Calcium crystals in the anther of Petunia the existence and biological significance in the pollination process."Plant Cell Physiol.. 45. 40-47 (2004)
• [文献書誌] Murase, K.: "A membrane-anchored protein kinase involved in Brassica self-incompatibility signaling."Science. 303. 1516-1519 (2004)