2018 Fiscal Year Annual Research Report

植物のポジティブな花粉排除機構の解明

Research Project

Project/Area Number	18H02456
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	藤井壮太東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (90716713)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	受粉 / 雌蕊 / 排除
Outline of Annual Research Achievements	(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング花粉菅の侵入を許してしまう変異体をシロイヌナズナの変異源処理種子プールからスクリーニングする．spri1変異体が再同定されるはずであり、スクリーニングの飽和度の指標として利用できる．高速シークエンサーを用いて原因遺伝子を同定し、相補性試験を行う．また、シロイヌナズナ種内の遺伝的多様性も利用できると期待している．見出された遺伝子の生化学的な機能解析を行うことでポジティブな花粉排除機構に関わる新奇分子の同定を目指す． (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニングイオンチャネルなど細胞シグナル伝達系を標的とするケミカルライブラリーから、花粉排除機構に影響を及ぼす化合物を探索する．薬剤をシロイヌナズナ雌蕊に処理したのち、サンドストックの花粉を受粉し、花粉菅の侵入が見られる条件を探索する．影響を与える化合物が見出された場合、ゲノム編集によって薬剤の標的候補遺伝因子を破壊し、花粉排除機構に与える影響を精査する． (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明サンドストックの花粉をこれまでの研究で作成した雌蕊のカルシウムや細胞骨格の可視化ラインに受粉し、野生型とspri1と比較することで花粉排除機構がどのような細胞の生理応答を引き起こすのかを明らかにする．さらに研究代表者はアブラナ科植物のコレクションを有している．様々な近縁種を花粉親として用いることで種の遺伝的距離と生理応答反応との間に関連性を見出せると考えている．この解析により花粉排除機構の基礎生理的な知見が深められると考えている．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason (i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング予定通り変異体プールを作成し終わった．今年度は変異体のスクリーニングを開始する事を予定している． (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニングこれまで81の化合物のスクリーニングを行なったが、いくつかの化合物が花粉排除機構を打破する活性を持つ事も見出した． (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明カルシウムを可視化するYC3.6を導入した系統を作成した．spri1変異体の受粉時におけるカルシウム変動を観察したが、野生型との間で動態に差は見られなかった．SPRI1と蛍光タンパク質Venusを連結し、spri1変異体を相補する系統を得ることができた．
Strategy for Future Research Activity	(i)ポジティブな花粉排除機構の新奇遺伝変異のスクリーニング最近発光レポーターを使った新しい受粉アッセイ系を開発した．こちらの系に切り替えた方がより速くスクリーニングが進む可能性もあるため、今年度は発光レポーター系統を用いた変異体プールの作成も行う． (ii)花粉排除機構を打破する化合物のスクリーニング今年度は昨年度見出した化合物の活性を再テストするとともに、より効率よく排除機構を打破する化合物もスクリーニングする予定である． (iii)ライブイメージングによる異種花粉応答反応の解明今年度はSPRI1を蛍光タンパク質によって可視化した系統を用い、ライブイメージング解析を行う．