2002 年度実績報告書

高等植物の受精における自己・非自己の認識機構

研究課題

研究課題/領域番号	12680612
研究機関	大阪大学
研究代表者	乗岡茂巳大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (70198638)
キーワード	自家不和合性 / 自他認識 / リボヌクレアーゼ / 花粉管伸長 / 受精 / 高等植物 / ニホンナシ / プロテオーム解析
研究概要	自家不和合性は、雌しべが自己と非自己の花粉を認識し非自己花粉でのみ受精する性質である。この性質は1遺伝子座の複対立遺伝子(S遺伝子)により支配され、雌しべと花粉でそれぞれ特異的に発現する蛋白質(S蛋白質)の分子間相互作用により雌しべ・花粉間の自他認識が行われると考えられている。配偶体型自家不和合性を示すナス科やバラ科植物ではRnase T2型のリボヌクレアーゼが雌しべ側S蛋白質(S-RNase)であると実証されていたが、近年、花粉特異的に発現しているF-box遺伝子がS遣伝子座に発見され、花粉側S蛋白質である可能性が強く示唆されている。しかし、F-box蛋白質がS-RNaseと相互作用する直接的な証拠はなく、F-box蛋白質が関与するユビキチン・プロテアソーム系が配偶体型自家不和合性の本質である証拠も未だ示されていない。そこで平成14年度の本研究では、バラ科ニホンナシを研究対象に、S-RNaseおよびF-box蛋白質の細胞内動態の解析から配偶体型自家不和合性の分子機構の解明を目指した。まず、精製したS-RNaseとハンギングドロップ法により再現性よく花粉管伸長阻害が起こるin vitro実験系を構築した。次に、この実験系を用いて花粉管伸長阻害時に特異的に発現している蛋白質およびS-RNaseの構造変化を解析した。その結果、花粉管伸長阻害時に特異的に発現している13種類のタンパク質が検出されたが、F-box蛋白質は検出されなかった。上記の実験において花粉管内に取り込まれたS-RNaseは何らかの修飾を受け、複数のS-RNaseスポットとして二次元電気泳動ゲル上に検出された。また、S-RNase添加から12時間後には花粉管内に取り込まれたS-RNaseがすべて分解されていた。さらに、S-RNaseの代わりにRNase T2やRNase Aを添加しても、S-RNaseに見られるようなRNase自身の分解は観察されなかった。以上の結果は、S-RNaseを積極的に修飾・分解するシステムが花粉管内に存在していることを示唆している。

研究成果
(14件)

すべてその他

すべて文献書誌 (14件)

[文献書誌] Yuegang Zhou: "Nucleotide sequence of a cDNA encoding plant defensin-like protein(PDN1) in pollen grains of Japanese Pear"J. Plant Physiol. Mol. Biol.. 28(5). 407 (2002)
[文献書誌] D.M.R.K.K.Dissanayake: "Cis-regulatory elements for pistil specific expression in S-RNase promoter region of Japanese Pear"Acta Horticulture. 587. 459-465 (2002)
[文献書誌] Carlos Castillo: "S-RNase based PCR-RFLP system for S-genotype identification in Japanese Pear"Acta Horticulture. 587. 449-458 (2002)
[文献書誌] Daiji Kiyozumi: "Pollen UDP-glucose pyrophosphorylase showing polymorphism well-correlated to S-genotype of Pyrus pyrifolia, Japanese pear"Sex. Plant Reprod.. 14. 315-323 (2002)
[文献書誌] Katsuhiko Kondo: "Cultivated tomato has defects in both S-RNase and HT protein genes required for stylar function of self-incompatibility"Plant Journal. 29. 627-636 (2002)
[文献書誌] Carlos Castillo: "Cloning of the S_8-RNase(S_8-allele) of Japanese pear(Pyrus pyrifolia Nakai)"Plant Biotechnology. 19. 1-6 (2002)
[文献書誌] Koh Ida: "The 1.55Å resolution structure of Nicotiana alata SF_<11>-RNase associated with gametophytie self-incompatibility"J. Mol. Biol.. 314. 103-112 (2001)
[文献書誌] Takanori Matsuura: "Crystal structure at 1.5Å resolution of Pyrus pyrifolia pistil ribonuclease responsible for gametophytie self-incompatibility"J. Biol. Chem.. 276. 45261-45269 (2001)
[文献書誌] Naoko Norioka: "Sequence comparison of the J'-flanking regions of Pyrus pyritolia S-Rnase associated with game to phytis self-incompatibility"Sex. Plant Reprod.. 13. 289-291 (2001)
[文献書誌] Carlos Castillo: "Reconsideration of S-genotype assignments and discovery of a new allele based on S-Rnase PCR-RFLPs in Japanese pear cultivars"Breeding Science. 51. 5-11 (2001)
[文献書誌] Takanori Matsuura: "Purification and crystallization of Japanese Pear S-RNase associated with gametophytic self-incompatibility"Acta Crystallographica. D57. 172-173 (2001)
[文献書誌] Koh Ida: "Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of S-allelie glycoprotein SF_<11>-RNase from Nicotiana alata"Acta Crystallographica. D57. 143-144 (2001)
[文献書誌] Niranjali Gamage: "Expression of a fusion protein of Pyrus pyrifolia S-RNase with glutethione-S-transferase in E. coli."Biotechnology Letters. 22. 1413-1417 (2000)
[文献書誌] 乗岡茂巳: "花:性と生殖分子生物学"日向康吉. 258 (2001)

2002 年度 実績報告書

高等植物の受精における自己・非自己の認識機構

研究代表者

乗岡 茂巳 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (70198638)

研究成果

[文献書誌] Yuegang Zhou: "Nucleotide sequence of a cDNA encoding plant defensin-like protein(PDN1) in pollen grains of Japanese Pear"J. Plant Physiol. Mol. Biol.. 28(5). 407 (2002)

[文献書誌] D.M.R.K.K.Dissanayake: "Cis-regulatory elements for pistil specific expression in S-RNase promoter region of Japanese Pear"Acta Horticulture. 587. 459-465 (2002)

[文献書誌] Carlos Castillo: "S-RNase based PCR-RFLP system for S-genotype identification in Japanese Pear"Acta Horticulture. 587. 449-458 (2002)

[文献書誌] Daiji Kiyozumi: "Pollen UDP-glucose pyrophosphorylase showing polymorphism well-correlated to S-genotype of Pyrus pyrifolia, Japanese pear"Sex. Plant Reprod.. 14. 315-323 (2002)

[文献書誌] Katsuhiko Kondo: "Cultivated tomato has defects in both S-RNase and HT protein genes required for stylar function of self-incompatibility"Plant Journal. 29. 627-636 (2002)

[文献書誌] Carlos Castillo: "Cloning of the S_8-RNase(S_8-allele) of Japanese pear(Pyrus pyrifolia Nakai)"Plant Biotechnology. 19. 1-6 (2002)

[文献書誌] Koh Ida: "The 1.55Å resolution structure of Nicotiana alata SF_<11>-RNase associated with gametophytie self-incompatibility"J. Mol. Biol.. 314. 103-112 (2001)

[文献書誌] Takanori Matsuura: "Crystal structure at 1.5Å resolution of Pyrus pyrifolia pistil ribonuclease responsible for gametophytie self-incompatibility"J. Biol. Chem.. 276. 45261-45269 (2001)

[文献書誌] Naoko Norioka: "Sequence comparison of the J'-flanking regions of Pyrus pyritolia S-Rnase associated with game to phytis self-incompatibility"Sex. Plant Reprod.. 13. 289-291 (2001)

[文献書誌] Carlos Castillo: "Reconsideration of S-genotype assignments and discovery of a new allele based on S-Rnase PCR-RFLPs in Japanese pear cultivars"Breeding Science. 51. 5-11 (2001)

[文献書誌] Takanori Matsuura: "Purification and crystallization of Japanese Pear S-RNase associated with gametophytic self-incompatibility"Acta Crystallographica. D57. 172-173 (2001)

[文献書誌] Koh Ida: "Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of S-allelie glycoprotein SF_<11>-RNase from Nicotiana alata"Acta Crystallographica. D57. 143-144 (2001)

[文献書誌] Niranjali Gamage: "Expression of a fusion protein of Pyrus pyrifolia S-RNase with glutethione-S-transferase in E. coli."Biotechnology Letters. 22. 1413-1417 (2000)

[文献書誌] 乗岡 茂巳: "花:性と生殖分子生物学"日向康吉. 258 (2001)

2002 年度実績報告書

乗岡茂巳大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (70198638)

[文献書誌] 乗岡茂巳: "花:性と生殖分子生物学"日向康吉. 258 (2001)