体外受精系を用いた高等植物の受精および初期発生機構の顕微分子細胞学的解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540589
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 東山 哲也 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (00313205)
• キーワード: 植物 / 受精 / 花粉管 / 精細胞 / 胚嚢 / 助細胞 / 誘引物質 / 動態解析

研究概要

花粉管誘導機構の解析
誘引物質の種特異性について、トレニア属3種と近緑のアゼトウガラシ属2種を用いて明らかにした。これらの植物は胚嚢が裸出しており、レーザーアブレーションなどにより助細胞がin vitroで花粉管を誘引することを確認した。そこで異種の胚珠を混合して培養したところ、誘引活性に強い種特異性があることが明らかとなった。種特異性は用いる花柱組織の種には依存せず、またin vivoにおいて生殖隔離の要因となる可能性も示された。これまでに誘引物質の候補とされてきたCa^<2+>やGABAなどの低分子が助細胞由来の誘引物質ではないことも合わせて示された。さらに、胚珠の胞子体組織に由来し花粉管を活性化する分子を今年度新たに発見してこれが糖タンパク質であることが示唆され、また誘引物質はこの活性化物質よりも種特異性が強いことが示唆されたため、誘引物質がペプチド性のものである可能性が高まった。また、活性化物質の解析を進める中で培地上のほぼ全ての花粉管を活性化させる(助細胞の誘引シグナルに反応できるようにする)ことが可能になり、今後花粉管誘引物質の解析を進めていく上で重要な実験系を開発できた。
重複受精の動態解析
生殖細胞の生体染色法および高感度顕微鏡システムの構築により、花粉管内での精細胞の動きなど、これまで未知だった動態が明らかとなった。また、より明るく無害に細胞をラベルするためにGFPを利用する準備を進めた。その結果、パーティクルガン法によりトレニアの雌性配偶体をトランジェントに形質転換することに成功した。シロイヌナズナの配偶体特異的アクチン遺伝子ACT11のプロモーターかトレニアの雌性配偶体で良好にはたらくことも明らかとなった。また特定の核や細胞に簡便に遺伝子導入できるマイクロインジェクション法の開発にも成功しており、受精の動態を解析していくための重要な基盤技術が開発できたと言える。

研究成果

• [文献書誌] Higashiyama T., Kuroiwa H., Kuroiwa T.: "Pollen tube guidance : beacons from the female gametophyte."Current Opinion in Plant Biology. 6. 36-41 (2003)
• [文献書誌] Miyagishima S., Nishida K., Mori T., Matsuzaki M., Higashiyama T., Kuroiwa H., Kuroiwa T.: "A plant-specific dynamin-related protein forms a ring at the chloroplast division site."Plant Cell. 15. 655-665 (2003)
• [文献書誌] Mori T., Kuroiwa H., Higashiyama T., Kuroiwa T.: "Identification of higher plant GlsA, a putative morphogenesis factor of gametic cells."Biochem.Biophysic.Res.Comm.. 306. 564-569 (2003)
• [文献書誌] Yagisawa F., Mori T., Higashiyama T., Kuroiwa H., Kuroiwa T.: "Regulation of Brassica rapa chloroplast proliferation in vivo and in cultured leaf disks."Protoplasma. 222. 139-148 (2003)
• [文献書誌] 東山哲也: "高等植物の受精における物質の関与"植物の生長調節. (印刷中). (2004)