アブラナ科植物の和合受粉過程を誘導するシグナルとその情報伝達系の解析

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23570056
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 岩野 恵 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (50160130)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: アブラナ科植物 / カルシウムイオン / 和合受粉 / Calcium ATPase

研究概要

アブラナ科植物では、雌蕊先端の乳頭細胞に様々な花粉が付着しても、同種他家花粉が受粉した場合にのみ、花粉の発芽がおこり受精が成立する。研究代表者は、アブラナの花粉に同種の雌蕊に対してその花粉を受容するのに必要な一連の反応を誘起する何らかの因子（和合シグナルとよぶ）が存在する可能性を見いだしてきた。しかしその実体は明らかではなかった。本研究では、和合シグナルを単離するための抽出方法を確立し、和合シグナルにより発現誘導される雌蕊柱頭の遺伝子群をトランスクリプトーム解析により同定した。遺伝子破壊株やイメージングによる解析から、乳頭細胞膜のCaポンプ（ACA13）が花粉発芽時に機能することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] A pollen coat-inducible autoinhibited Ca^<2+>-ATPase expressed in stigmatic papilla cells is required for compatible pollination in the Brassicaceae (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M., Igarashi, M., Tarutani, Y., Kaothien-Nakayama, P., Nakayama, H., Moriyama, H., Yakabe, R., Entani, T., Shimosato-Asano, H., Ueki, M., Tamiya , G., and Takayama, S.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 (2) ページ: 636-649
  • DOI: 10.1105/tpc.113.121350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca^<2+>-activated reactive oxygen species production by Arabidopsis RbohH and RbohJ is essential for proper pollen tube tip growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaya, H., Nakajima, R., Iwano, M., Kanaoka, M., Kimura, S., Takeda, S., Kawarazaki, T., Senzaki, E., Hamamura, H., Higashiyama, T., Takayama, S., Abe, M., and Kuchitsu, K.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 (3) ページ: 1069-1080
  • DOI: 10.1105/tpc.113.120642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological and Genetic Analysis of CO_2-Induced Breakdown of Self-Incompatibility in Brassica rapa (2014)
  • 著者名/発表者名: Lao, X., Suwabe, K., Niikura, S., Kakita, M., Iwano, M., and Takayama, S.
  • 雑誌名: J Exp Bot. 巻: 65 (4) ページ: 939-951
  • DOI: 10.1093/jxb/ert438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell Type-Specific Transcriptome of Brassicaceae Stigmatic Papilla Cells from a Combination of Laser Microdissection and RNA Sequencing (2013)
  • 著者名/発表者名: Osaka, M., Matsuda, T., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Maeda, S., Sewaki, M., Sone, M., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K.K., Yano, K., Lim, Y.P., Suzuki, G., Suwabe, K., and Watanabe, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 (11) ページ: 1894-1906
  • DOI: 10.1093/pcp/pct133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promotion of Cyclic Electron Transport around Photosystem I during the Evolution of NADP-Malic Enzyme-Type C4 Photosynthesis in the Genus Flaveria (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, N., Iwano, M., Havaux, M., Yokota, A., and Munekage, Y.N.
  • 雑誌名: New Phytol. 巻: 199 (3) ページ: 832-842
  • DOI: 10.1111/nph.12296
  • 査読あり
• [雑誌論文] A TILLING resource for functional genomics in Arabidopsis thaliana accession C24 (2012)
  • 著者名/発表者名: Lai, K.-S. Kaothien-Nakayama, P., Iwano, M., and Takayama, S.
  • 雑誌名: Genes Genet. Syst. 巻: 87 (5) ページ: 291-297
  • DOI: 10.1266/ggs.87.291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytoplasmic Ca^<2+> changes dynamically during the interaction of the pollen tube with synergid cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M., Ngo, Q.A., Entani, T., Shiba, H., Nagai, T., Miyawaki, A, Isogai, A, Grossniklaus, U. and Takayama, S.
  • 雑誌名: Development 巻: 139 (22) ページ: 4202-4209
  • DOI: 10.1242/dev.081208
  • 査読あり
• [雑誌論文] BslA(YuaB) forms a hydrophobic layer on the surface of Bacillus subtilis biofilms (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K. and Iwano, M.
  • 雑誌名: Mol Microbiol. 巻: 85 (1) ページ: 51-66
  • DOI: 10.1111/j.1365-2958.2012.08094.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self/non-self discrimination in angiosperm self-incompatibility (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M. and Takayama S.
  • 雑誌名: Curr Opin Plant Biol. 巻: 15 (1) ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2011.09.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] HMG domain containing SSRP1 is required for DNA demethylation and genomic imprinting in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y., Kinoshita, Y., Susaki, D., Ikeda, Y., Iwano, M., Takayama, S., Higashiyama, T., Kakutani, T. and Kinoshita, T.
  • 雑誌名: Dev Cell. 巻: 21 (3) ページ: 589-596
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2011.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycosylation regulates specific induction of rice immune responses by Acidovorax avenae flagellin (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirai, H., Takai, R., Iwano, M., Nakai, M., Kondo, M., Takayama, S. Isogai, A., and Che, F. S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 (29) ページ: 25519-25530
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.254029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activity of the C-terminal-dependent vacuolar sorting signal of horseradish peroxidase C1a is enhanced by its secondary structure (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T., Tabayashi, A., Iwano, M., Shinmyo, A., Kato, K., and Nakayama, H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 (2) ページ: 413-420
  • DOI: 10.1093/pcp/pcq205
  • 査読あり
• [学会発表] アブラナ科植物の和合・不和合受粉過程における情報伝達系の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵, 伊藤花菜江, 浅野(下里)裕子, 五十嵐元子, 高山誠司
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] アブラナ科植物自家不和合性の分子メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵, 伊藤花菜江, 浅野(下里)裕子, 五十嵐元子, 岩尾康宏, 高山誠司
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(神戸)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Molecular mechanisms of self-incompatibility in the Brassicaceae (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M.
  • 学会等名: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: 名古屋ガーデンパレス(名古屋)
  • 年月日: 2012-11-14
• [学会発表] アブラナ科植物の自家不和合性の分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵, 伊藤花菜江, 浅野(下里)裕子, 小池千恵子, 高山誠司
  • 学会等名: 第83回日本動物学会関連集会「受精研究の現在とこれから〜普遍性と多様性、そして進化の解明を目指して」
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] バイオイメージングによるアブラナ科植物自家不和合性の生理学的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵, 伊藤花菜江, 小池千恵子, 永井里奈, 高山誠司
  • 学会等名: 第68回日本顕微鏡学会シンポジウム「バイオイメージングにより明らかにされた動・植物の有性生殖メカニズム」
  • 発表場所: つくば国際会議場(筑波)
  • 年月日: 2012-05-14
• [学会発表] Molecular mechanisms of self-incompatibility in Brassicaceae (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M.
  • 学会等名: XXII International Congress on Sexual Plant Reproduction
  • 発表場所: University of Melbourne(Australia)
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] アブラナ科植物の受粉過程におけるCa^<2+>の関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵
  • 学会等名: 第12回医学生物学電子顕微鏡シンポジウム
  • 発表場所: 浜松市駅ビル「メイワン」(静岡)
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] アブラナ科植物受粉過程の超高圧電顕トモグラフィー解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵
  • 学会等名: 超高圧電子顕微鏡センター医学・生物学系共同利用研究報告会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] 電子線トモグラフィーによる植物細胞オルガネラの可視化技術の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵
  • 学会等名: 植物電子顕微鏡若手ワークショップ2011
  • 発表場所: 理化学研究所(横浜)
  • 年月日: 2011-11-21
• [図書] 被子植物の受精1-自家不和合性因子の多様性と共通原理(第6章)、「動植物の受精学共通機構と多様性(澤田均編)」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵, 掛田克行, 土屋亨
  • 総ページ数: 88-102(総ページ数352頁)
  • 出版者: 化学同人
• [図書] Heidelberg, Self-incompatibility in the Brassicaceae,"Sexual Reproduction in Animals and Plants (H. Sawada, N. Inoue, M. Iwano : Eds.)" (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwano, M., K. Ito, H. Shimosato-Asano, K.S. Lai, S. Takayama
  • 総ページ数: 245-254(総ページ数480頁)
  • 出版者: Springer
• [図書] 花粉の世界をのぞいてみたら(医学生物学電子顕微鏡学会編) (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩野恵
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティ・エス