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

2002 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: 自家不和合性 / yellow cameleon / Ca^<2+>オシレーション / 形質転換植物 / アブラナ科植物 / Arabidopsis

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乳頭細胞と花粉でのCa^<2+>濃度の動態を明らかにするために、Ca^<2+>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、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。
1.Arabidopsis thalianaへのyc遺伝子導入
昨年度は、アクチン遺伝子のひとつであるact1遺伝子のプロモーターの下流にyc3遺伝子を繋いだベクターを構築し、花粉、花柱、胚珠でycを強く発現する形質転換体を得た。今年度、この植物体を用いてin vitro或いはsemi-in vivoの系で、花粉管のCa^<2+>の変動をリアルタイムでモニターした結果、花粉管伸長時には、7〜15秒の周期でCa^<2+>の変動が観察された。一方、in vivoで花粉を乳頭細胞に付着させた場合には、これよりも短い周期でCa^<2+>の変動が起きた。
さらに、SLG遺伝子プロモーターとyc遺伝子からなるベクターを構築して形質転換体を作出した結果、乳頭細胞でycを発現する植物体を得ることが出来た。
2.Brasica rapaへのyc遺伝子導入
Arabidopsis thalianaで発現を確認した遺伝子(act1-yc遺伝子とSLG-yc遺伝子)をBrasica rapaに導入し、それぞれ3個体、20個体の形質転換体を得た。yc発現花粉を用いて和合・不和合受粉時の花粉内Ca^<2+>の変動を調べたところ、和合受粉時にのみCa^<2+>の周期的な変動が見られた。

Research Products

• [Publications] T.Entani: "Comparative analysis of the incompatibility (S-) locus region of Prunus mume : Identification of a pollen-expressed F-box gene with allelic diversity"Genes Cells. 8. 203-213 (2003)
• [Publications] M.Iwano: "Immunohistochemical studies on translocation of pollen S-haplotype determinant in self-incompatibility of Brassica rapa"Plant Cell Physiology. 44(in press). (2003)
• [Publications] 岩野 恵: "受粉の分子生物学"Journal of Electron Microscopy Technology for Medicine and Biology. (in press).