植物の自他認識シグナルにおけるCa^<2+>オシレーションの機能と役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640649
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 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, 教務職員 (50160130)
• Keywords: 自家不和合成 / yellow cameleon / Ca^<2+>オシレーション / 形質転換植物 / アブラナ科植物 / Aravidopsis

Research Abstract

植物の自他認識反応のひとつである自家不和合性は、受粉時に、雌蕊側因子と花粉側因子との認識反応により、自己の花粉との受精が抑制される現象である。申請者はこの認識反応の下流にCa^<2+>を介した情報伝達系があることを示唆する結果を得ている。本研究では、アブラナ科植物の受粉時における雌蕊の乳頭細胞と花粉の細胞内でのCa^<2+>濃度の動態を明らかにするために、センサータンパク質であるyellow cameleon(YC)遺伝子を導入した形質転換体を作製し、リアルタイムでCa^<2+>の動態をモニターする系を構築することを目的としている。
本年度は、アブラナ科植物の一種であるArabidopsis thalianaを用いてYC遺伝子を発現する植物体を作製し、YCの発現について調べた。yellow cameleonには、Ca^<2+>親和性の異なるいくつかの種類が開発されているが、本研究では、Ca^<2+>スパイク、振動などの動的変化をより定量的に観察するのに適した中程度のCa^<2+>親和性をもつYC3を選択した。そして、プロモーターとして植物の花組織で恒常的に強く発現するとされるアクチン遺伝子のひとつであact1遺伝子のプロモーターを用いた。構築したベクターをA. thalianaに導入し、35個の形質転換植物を得た。次に、450〜490nmの励起フィルターを用いて、花器官、特に花粉の蛍光を観察し、蛍光強度の高い植物体3個体を選択した。人工培地で発芽させた花粉管の多重蛍光顕微鏡による観察により、YFP(535nm)とCFP(490nm)の蛍光像を取得し、この形質転換体でYCが強く発現していることが確認できた。一方、乳頭細胞では、YCの発現量が低かったため、乳頭細胞で強く発現するプロモーターが必要であることが明らかになった。そこで、この細胞で高発現のSLG遺伝子のプロモーターを用いたベクターを構築し、A. thalianaに導入し、形質転換体の作製を行っている。

Research Products

• [Publications] seijji Takayama: "Direct ligand-receptor complex interaction controls Brassica self-incompatibility"Nature. 413(6855). 534-538 (2001)
• [Publications] Hiroshi Shiba: "The dominance of alleles controlling self-incompatibility in Brassica pollen is regulated at the RNA level"Plant Cell. 14(2). (2002)