受精を引き金とする老化：イネ生殖組織由来の老化誘導シグナル分子の同定

受精引发的衰老：来自水稻生殖组织的衰老诱导信号分子的鉴定

基本信息

批准号：
18J02251
负责人：
大西由之佑
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J02251/
关键词：
被子植物イネ受精初期胚発生老化開花

项目摘要

被子植物の重複受精は、次世代の植物体となる受精卵（のちの胚）と、発生中の胚と発芽時の幼植物体に栄養分を供給する初期胚乳細胞（のちの胚乳）を生む。これら胚と胚乳は, 母体からの積極的な栄養供給を受けることで種子形成を完遂するが、この種子形成に伴い、母体植物は成長維持から次世代支援への生活環の移行、つまり老化を起こす。これまで、この種子形成の開始（開花に伴う受精）と老化の連動は古くからその関連が指摘されてきたが、葉組織における生理・遺伝学的な老化メカニズムの解析が進む一方で、未だその種子形成の開始と母体植物の生活環の変化を介在する分子メカニズムの正体は明らかにされていない。そこで、報告者はこの詳細を明らかにするため、人工気象機による一定環境下で栽培されたイネを用いて、受精の有無と母体植物の生活環移行との関連性を調査する。採用第1年度目では、イネの老化様式を理解するために、人工気象機内で栽培したイネの形質と老化の進行度として開花後の葉の葉緑素量を計測した。さらに同様の測定を、花序を半分数除去する、花序を全て除去するなど、外因的に受精条件を変更したイネ個体に対しても実施した。採用第2年度目では、それら計測した項目値間における相関係数を算出し、人工気象機内で栽培されたイネにおける老化進行の体系化を行うことで、受精の有無と老化進行を評価する受精-老化評価系を確立した。この評価系を用いて、外因的な受精条件の変化が及ぼす母体植物体の黄化進行への影響を解析したところ、花序の切除数に応じて葉の黄化開始日・黄化速度が変動することが示され、それらが受精の有無による影響を受けることが示唆された。採用第3年度目では、母体植物体の生活環の変化と受精を介在する因子を特定するために、受精卵において起こる変化のうち、受精に伴い発現する受精卵遺伝子群に着目し、その発現メカニズムの解析を進めた。

被子植物的双重受精产生成为下一代植物的受精卵（后来称为胚胎），以及为发育中的胚胎和发芽的小植株提供营养的早期胚乳细胞（后来称为胚乳）。这些胚胎和胚乳通过接受来自母本的主动营养来完成种子的形成，但随着种子的形成，母本植物经历了从维持生长到支持下一代的生命周期的转变，或者换句话说，是苏醒。迄今为止，人们早已指出种子形成的起始（与开花相关的受精）与衰老之间存在联系，但尽管对叶组织的生理和遗传衰老机制的分析取得了进展，但仍不清楚介导种子形成起始和母本植物生命周期变化的分子机制尚未阐明。因此，为了弄清细节，作者将使用人工气候机在一定环境下生长的水稻来调查受精的有无与母株生命周期转变之间的关系。在采用的第一年，为了了解水稻的衰老模式，我们测量了人工气候机中栽培的水稻的性状以及开花后叶子中叶绿素的含量，作为衰老进度的衡量标准。此外，对受精条件已被外源改变的水稻植物进行了类似的测量，例如通过去除一半或全部花序。采用的第二年，我们计算了测量项目值之间的相关系数，并将人工气候机中栽培的水稻的老化过程系统化——建立了老化评价体系。使用该评价系统，我们分析了外源施肥条件的变化对母株黄化进程的影响，发现叶子黄化的日期和速率根据去除的花序数量而变化。受精与否的影响因素。在招募的第三年，为了确定母株生命周期的变化和介导受精的因素，我们重点关注受精卵发生的变化中受精过程中表达的受精卵基因组，并研究了这些基因的表达，并对其机制进行了分析。