二本目の花粉管誘引を利用する多精拒否機構の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14541
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 丸山 大輔 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教 (80724111)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 多精拒否 / シロイヌナズナ / 助細胞胚乳融合 / 花粉管 / 精細胞 / 胚乳 / 助細胞 / 卵細胞

研究実績の概要

28年度までの研究で被子植物に特有の新しい多精拒否の存在が示唆された．すなわち，2本目の花粉管が内容物を残存助細胞に放出する前に受精した胚珠が助細胞胚乳融合を完了することで，内容物を受精領域ではなく胚乳へと受け流す多精拒否経路である．当初の目的である細胞膜融合過程の多精拒否機構を解析するには，その前段階に位置するこの新奇の多精拒否経路を解明する必要があると考え， 29年度にかけてカギとなる助細胞胚乳融合のメカニズムの解明に焦点を当てた研究を行った．まず，助細胞胚乳融合が受精後における新規の遺伝子発現や胚乳核分裂を制御するサイクリン依存性キナーゼ（CDK）活性に依存することを阻害剤処理によって明らかにした成果について，原著論文として報告した．続いて，助細胞特異的にミコトンドリア局在型mTFP1を発現する植物を助細胞胚乳融合の検出マーカーラインとして用いた順遺伝学的アプローチに着手した．EMS処理後に生育させた2213個体のM1個体から，自家受精後の胚珠で胚乳核の分裂がみられるものの，助細胞のミトコンドリアが胚乳へと流出しない胚珠の頻度が高い個体を選抜した．41個体の一次候補から得られたM2世代を同様に観察し，表現型が伝達された1個体を助細胞胚乳融合の欠損変異体として解析することにした．得られた変異体#17は自家受精後の胚珠の約25%が助細胞胚乳融合をしない表現型を示した．現時点で変異体#17と親株との戻し交配が完了しており，原因遺伝子のマッピングに向けた準備が完了した．その一方で，この#17変異体が高頻度で多精を誘導することができるかどうか調べるため，27年度に作製した多精検出マーカーラインに#17を交配して変異を導入する実験を開始した．

研究成果

• [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: Gregor Mendel Institute
• [国際共同研究] Kentucky University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Kentucky University
• [雑誌論文] RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhao, X., Bramsiepe, J., Van Durme, M., Komaki, S., Prusicki, M.A., Maruyama, D., Forner, J., Medzihradszky, A., Wijnker, E., Harashima, H., Lu, Y., Schmidt, A., Guthorl, D., Logrono, R.S., Guan, Y., Pochon, G., Grossniklaus, U., Laux, T., Higashiyama, T., Lohmann, J.U., Nowack, M.K., Schnittger, A.
  • 雑誌名: Science 巻: 356 ページ: eaaf6532
  • DOI: 10.1126/science.aaf6532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal deep imaging of syncytium induced by the soybean cyst nematode Heterodera glycines. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohtsu, M., Sato, Y., Kurihara, D., Suzaki, T., Kawaguchi, M., Maruyama, D., Higashiyama, T.
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: 254 ページ: 2107～2115
  • DOI: 10.1007/s00709-017-1105-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] A pharmacological study ofArabidopsiscell fusion between the persistent synergid and endosperm. (2017)
  • 著者名/発表者名: Motomura, K., Kawashima, T., Berger, F., Kinoshita, T., Higashiyama, T., Maruyama, D.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 ページ: jcs204123
  • DOI: 10.1242/jcs.204123
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of the structure surrounding the egg cell in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • 著者名/発表者名: Susaki, D., Oi, T., Tomomi S., Izumi, R., Enomoto, S., Arai, S., Kinoshita, T., Maruyama., D.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Reception of pollen tube contents by the endosperm. (2018)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maruyama, Daichi Susaki, Tetsuya Higashiyama Tetsu Kinoshita
  • 学会等名: The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
• [学会発表] 助細胞は精細胞の放出先の位置を制御する微小流路として機能する (2017)
  • 著者名/発表者名: 須崎 大地、東山 哲也、木下 哲、丸山 大輔
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [図書] Plant Germline Development (2017)
  • 著者名/発表者名: Susaki, D., Maruyama, D., Yelagandula, R., Berger, F., Kawashima, T.
  • 総ページ数: 47～54
  • 出版者: Humana Press, New York, NY
  • ISBN: 978-1-4939-7286-9