アブラナ科植物の花粉-柱頭間認識反応に関与する花粉表層蛋白質の解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11460056
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 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)
• 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) ; 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)
• キーワード: 自家不和合性 / 花粉表層蛋白質 / アブラナ科植物 / SP11 / SLP1-BP / 接着 / 種間認識反応 / PCP

研究概要

昨年度までにアブラナ科植物の花粉表層蛋白質類(PCP類)の中に、自家不和合性の花粉側因子SP11蛋白質を見出すことに成功した。本因子は、柱頭上で発現しているS蛋白質類(SLG類)の中の雌蕊側因子SRKと相互作用することにより、柱頭の乳頭細胞内に不和合性シグナルを伝達していることが示唆された。さらに本年度は、SLG類の中で花粉と柱頭の接着反応に関与していることが示されているSLR1と相互作用する花粉表層蛋白質を探索した。BIAcore装置を用いた解析の結果、SLR1に対して極めて高いアフィニティーを示す蛋白質(SLR1-BP)の存在が明らかになった。アフィニティークロマトグラフィーを中心とした精製により、SLR1-BPを単離することに成功した。得られた部分アミノ酸配列をもとにSLR1-BPのcDNAの一部をクローニングし、さらにRACE法を用いてその全長の配列を明らかにした。その結果、SLR1-BPは、PCP類のクラスAに属する新規蛋白質であることが明らかとなった。さらに、N末端のGlnがピログルタミン酸に、5残基目のProがヒドロキシプロリンに修飾されていることも示された。また速度論的解析により、SLR1-BPとSLR1の結合はKd=5nMと見積もられた。なお、還元処理により活性が失われることから、分子内S-S結合を介して保持されるSLR1-BPの立体構造が結合活性に必須であることが示された。SLR1が花粉と柱頭の接着に関与している可能性が指摘されていることから、SLR1-BPはSLR1を介して乳頭細胞内に接着を促す和合性シグナルを伝達している可能性が示唆された。さらに、アブラナ科植物におけるSLR1-BPの分布を解析したところ、Aゲノムを有する近縁のBrassica rapa,B.napus,B.junceaにおいてのみ相同性の高いSLR1-BPorthologueの発現が確認された。より遠縁のアブラナ科植物には見出されなかったことから、本因子が花粉-柱頭間接着反応を制御することでアブラナ科植物における種間不和合性に寄与している可能性が考察された。

研究成果

• [文献書誌] Seiji Takayama: "Isolation and characterization of pollen coat proteins of Brassica campestris that interact with S-locus related glycoprotein 1 involved in pollen-stigma adhesion."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97. 3765-3770 (2000)
• [文献書誌] Masao Watanabe: "Genomic organization of the SLG/SRK region of the S-locus in Brassica species."Annal.Bot.. 85. 155-161 (2000)
• [文献書誌] Masao Watanabe: "Highly divergent sequences of the pollen self-incompatibility (S) gene in class-I haplotypes of Brassica compestris (syn.rapa) L."FEBS Lett.. 473. 139-144 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi Shiba: "Alteration of the self-incompatibility phenotype in Brassica by transformation of the antisense SLG gene."Biosci.Biotech.Biochem.. 64. 1016-1024 (2000)
• [文献書誌] Tsuyoshi Takasaki: "Introduction of SLG (S locus glycoprotein) alters the phenotype of endogenous S haplotype, but confers no new S haplotype specificity in Brassica rapa L."Plant Mol.Biol.. 40. 659-668 (1999)
• [文献書誌] Masao Watanabe: "Molecular biology of self-incompatibility in Brassica species."Plant Biotechnol.. 16. 263-272 (1999)
• [文献書誌] Naoko Kai: "Sequence comparisons among the Brassica S multigene members dispersing in an S9 genome."Mol.Gen.Genet.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Shiba: "A pollen coat protein, SP11/SCR, determines the Pollen specificity in the Pollen self-incompatibility of Brassica."Plant Physiol.. (in press). (2001)