植物生殖における雌雄自他認識機構の分子メカニズム解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05066
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 諏訪部 圭太 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50451612)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 遺伝学 / 植物生殖 / 花粉認識機構 / 受粉 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

植物生殖における細胞間相互作用機構の1つである花粉と雌しべ間の自他認識機構「自家不和合性」について、申請者独自の自家不和合性シロイヌナズナを材料基盤とした正遺伝学と逆遺伝学の2種の遺伝学研究により、雌雄自他認識以降のシステムに関わる因子（遺伝子）を見つけ出し、それら因子の機能と役割を種々の解析により明らかにすることで「自他認識以降のシグナル伝達システムはどのようなものか？」、「花粉拒絶するための機構はどのような分子メカニズムか？」を解明するすことを目的としている。
今年度は、正遺伝学については、自家不和合性シロイヌナズナとドイツ系エコタイプの交配F2集団を栽培し、正常型SCRを受け継いでいるF2個体のみを選抜した。逆遺伝学については、自家不和合性シロイヌナズナの自殖種子約60,000粒をエチルメタンスルホン酸(EMS)処理し、育成栽培して世代を進めた。
正・逆遺伝学を効率化するための研究として、乳頭細胞トランスクリプトームのオミックス解析を行い、受粉前・受粉後・和合受粉後・不和合受粉後の経時的な遺伝子発現情報を詳細に調査した。その結果を基に受粉関連遺伝子候補を選抜し解析した結果、1. 乳頭細胞は、変動する環境変化に影響を受けない受粉の場を確立するために、アブシジン酸（ABA）を介した反応システムによってごく短時間の間に細胞伸長を正負に制御していること、2. 受粉後の花粉発芽は、雌しべからの情報を介さずに花粉自身がもつ因子とメカニズムによって制御されていること、の2点を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画していた正・逆遺伝学については、今年度は後代集団の大規模栽培が主であったが、これらは概ね順調に進んでいる。また、これら遺伝学解析をより効率的に行うために、新たに乳頭細胞トランスクリプトームのオミックス解析を立ち上げた。

今後の研究の推進方策

今年度育成した後代集団を継続して育成・栽培し、正・逆遺伝学ともに研究材料を開発する。開発が完了した後、それぞれ個別の解析を行い標的遺伝子の同定を試みる。オミックス解析については、各種機能解析を進め、受粉に関与する因子の同定をより効率化させる。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative analysis of microRNA profiles of rice anthers between cool-sensitive and cool-tolerant cultivars under cool-temperature stress. (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Maeda, S. Sakazono, H. Masuko-Suzuki, M. Taguchi, K. Yamamura, K. Nagano, T. Endo, K. Saeki, M. Osaka, M. Nabemoto, K. Ito, T. Kudo, M. Kobayashi, M. Kawagishi, K. Fujita, H. Nanjo, T. Shindo, K. Yano, G. Suzuki, K. Suwabe and M. Watanabe
  • 雑誌名: Genes Genet Syst. 巻: 91 ページ: 97-109
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of reference genes for quantitative expression analysis using large-scale RNA-seq data of Arabidopsis thaliana and model crop plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo, Y. Sasaki, S. Terashima, N. Matsuda-Imai, T. Takano, M. Saito, M. Kanno, S. Ozaki, K. Suwabe, G. Suzuki, M. Watanabe, M. Matsuoka, S. Takayama and K. Yano
  • 雑誌名: Genes Genet Syst. 巻: 91 ページ: 111-125
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ABA-mediated flexibility of female stigmatic papillae development in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Egusa, S. Takeda, K. Ochiai, H. Morimoto, S. Sakazono, M. Osaka, M. Nabemoto, Y. Kagaya, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: International Plant & Animal Genome XXV
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2017-01-14 – 2017-01-18
  • 国際学会
• [学会発表] Pollen-cysteine rich peptide CR3 regulates pollen germination in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Morimoto, W. Egusa, C. Arakawa, H. Masuko-Suzuki, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: International Plant & Animal Genome XXV
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2017-01-14 – 2017-01-18
  • 国際学会
• [学会発表] CR3, a pollen cysteine-rich peptide, induces pollen germination. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Morimoto, W. Egusa, C. Arakawa, H. Masuko-Suzuki, G. Suzuki, M. Watanabe and K. Suwabe
  • 学会等名: The 27th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29 – 2016-07-03
  • 国際学会