アブラナ科およびナス科植物の自家不和合性の分子機構解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25252021
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 高山 誠司 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (70273836)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 植物 / シグナル伝達 / 細胞間認識 / 生殖 / 自家不和合性 / アブラナ科 / ナス科

研究実績の概要

１．アブラナ科植物の自家不和合性
１）受粉時の乳頭細胞内イオン濃度調節に関わる輸送体の解明：他家受粉時には、乳頭細胞内から花粉に向かってCa2+輸送体ACA13を持つ細胞内小胞の細胞外輸送が促進されることが明らかとなった。一方、自家受粉時には、乳頭細胞内のCa2+濃度が上昇し、上記小胞輸送が阻害されることを見出した。さらに薬理学的解析から、このCa2+濃度上昇には、グルタミン酸受容体GLRを介した細胞外からのCa2+流入が関与することを明らかにした。
２）自家不和合性情報伝達系に関わる因子の解明：自家不和合性を付与させたシロイヌナズナを変異原処理して得られた自家和合性復帰突然変異株の原因遺伝子を次世代シーケンサーにより解析し、NRPD1a遺伝子にナンセンス変異を持つことを見出した。NRPD1aはRNAポリメラーゼⅣa複合体の構成要素であり、今後自家不和合性反応における役割を明らかにしていく必要がある。
３）シロイヌナズナの系統により、CO2ガスによる自家不和合性打破の感受性が大きく異なることを見出した。今後、感受性が大きく異なる株の後代の遺伝学的解析から、CO2感受性を規定する遺伝子座の特定を進めていく必要がある。
２．ナス科植物の自家不和合性
１）ナス科ペチュニアの花粉において、5種類のCullin-1分子種が発現していること、その内のCUL1-Pのみが、花粉特異的SKP-1(SSK1)および自他識別に関わる花粉因子SLFsと複合体を形成し、非自己S-RNaseの無毒化に機能していることを見出した。また、無毒化においては、受粉初期の段階で、花粉管先端領域におけるS-RNase濃度が、自家受粉時にくらべ他家受粉時に低くなっていることが示された。今後無毒化の詳細な仕組みを明らかにしていく必要がある。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient expression of SRK intracellular domain by modeling-based protein engineering (2016)
  • 著者名/発表者名: Murase K, Hirano Y, Takayama S, Hakoshima T
  • 雑誌名: Protein Expr. Purif. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.pep.2015.09.020
  • 査読あり
• [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: Kudo T, Sasaki Y, Terashima S, Matsuda-Imai N, Takano T, Saito M, Kanno M, Ozaki S, Suwabe K, Suzuki G, Watanabe M, Matsuoka M, Takayama S, Yano K
  • 雑誌名: Genes Genet. Syst. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium signalling mediates self-incompatibility response in the Brassicaceae (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwano M, Ito K, Fujii S, Kakita M, Asano-Shimosato H, Igarashi M, Kaothien-Nakayama P, Entani T, Kanatani A, Takehisa M, Tanaka M, Komatsu K, Shiba H, Nagai T, Miyawaki A, Isogai A, Takayama, S
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 ページ: 15128
  • DOI: 10.1038/NPLANTS.2015.128
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda T, Matsushima M, Nabemoto M, Osaka M, Sakazono S, Masuko-Suzuki H, Takahashi H, Nakazono M, Iwano M, Takayama S, Shimizu KK, Okumura K, Suzuki G, Watanabe M, Suwabe K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 663-673
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu209
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of transgenic Linum perenne by Agrobacterium-mediated transformation (2015)
  • 著者名/発表者名: Murase K, Sugai Y, Hayashi S, Suzuki Y, Tsujii K, Takayama, S
  • 雑誌名: Plant Biotech. 巻: 32 ページ: 349-352
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.1109a
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の自家不合性：RNA分解とユビキチン化による自他識別 (2015)
  • 著者名/発表者名: 円谷徹之、久保健一、高山誠司
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 ページ: 308-314
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870308
• [雑誌論文] ナス科植物の自家不和合性 ユビキチン化を介した自他識別 (2015)
  • 著者名/発表者名: 円谷徹之、久保健一、高山誠司
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 53 ページ: 826-833
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.53.826
• [学会発表] ナス科植物ペチュニアのCullin1遺伝子群の同定と自家不和合性反応に関する機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、塚原麻伊、円谷徹之、村瀬浩司、高山誠司
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県、盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] アブラナ科植物において低分子RNAとその標的配列の多様性により複雑な階層的優劣性が制御される (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田七夕子、安田晋輔、柿崎智博、三浦栄子、樽谷芳明、高田美信、鈴木剛、渡辺正夫、高山誠司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会（BMB2015）ワークショップ
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] ナス科植物ペチュニアのCullin1遺伝子群の同定と自家不和合性反応に関する機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保健一、塚原麻伊、円谷徹之、村瀬浩司、高山誠司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 自家不和合性の分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山誠司
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会「植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県、三島市）
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Allelic variants of small RNA control dominance hierarchy among self-incompatibility alleles in Brassica rapa (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Diversification and evolution of self-incompatibility systems in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo K, Paape T, Hatakeyama M, Entani T, Shimizu-Inatsugi R, Shimizu KK, Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [学会発表] Trans-acting small RNA controlling the dominance hierarchy among self-incompatibility alleles in Brassica rapa (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuda S, Wada Y, Kakizaki T, Miura E, Tarutani Y, Shimoda T, Takada Y, Suzuki G, Watanabe M, Takayama S
  • 学会等名: International Syposium of Correlative Gene System "Establishing Next-Generation Genes"
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科細胞間情報学研究室
  • URL: http://bsw3.naist.jp/takayama