植物自家不和合性の分子機構と進化

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06380
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高山 誠司 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70273836)
• 研究分担者: 和田 七夕子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50379541)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 植物 / 有性生殖 / 自家不和合性 / 自他識別 / シグナル伝達 / 進化

研究成果の概要

自家不和合性の自他識別に関わる花粉因子および雌蕊因子の立体構造と相互作用様式をタンパク質レベルで解明し、アブラナ科植物における自己認識およびナス科植物における非自己認識の実態を明らかにした。アブラナ科植物が特異なCa2+シグナル経路を使って不和合反応を誘起していること、ナス科植物が細胞毒として機能する雌蕊因子の非自己特異的分解を介して他家受精を可能にしていることを明らかにした。植物の多様な自家不和合性機構の獲得に環境変化等に応じた可逆的な自家和合化が関与したとする新たな進化モデルを提唱した。

自由記述の分野

農芸化学、応用生物化学、生物有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

自己・非自己の識別は、生物の根幹を成す基本的性質である。また、自家不和合性は、植物が種の遺伝的多様性を獲得する上で不可欠の性質である。一方で、氷河期など植物が孤立する環境下では自家不和合性は生存にとって不利に働く。本研究は、自家不和合性の仕組みとその可塑性を明らかにし、植物が多様な性表現を獲得し繁栄してきた経緯の理解を目指すものである。持続可能な地球環境維持に向けて重要な基礎的視点を提供すると共に、新たな植物育種法の確立など農業面への応用展開も期待できる研究である。