種の分化と維持に関わる花粉管ガイダンス因子の分子進化

参与物种分化和维持的花粉管引导因子的分子进化

• 批准号: 20870020
• 负责人: 金岡 雅浩
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20870020/
• 关键词: 花粉管ガイダンス; 種分化; 植物雄性生殖; シグナル伝達; トレニア

花粉管ガイダンスは、植物の生殖や穀物の生産を支える重要な機構である。本研究では、in vitro花粉管ガイダンス実験系のモデル植物Torenia fournieriを用いて明らかになりつつある花粉管ガイダンス因子の知見をふまえ、その分子が野生の植物種ではどのような分子進化を遂げ機能しているか、明らかにすることを目指した。本年度は、まず、日本国内や東南アジア諸国からTorenia属植物を4種、Lindernia属植物を3種採集し、研究室で栽培し実験系統として使用できるよう整えた。さらに、近年当研究室の研究により明らかとなった、Torenia fournieriにおける花粉管ガイダンス因子TfCRP1のホモログ遺伝子をこれらの近縁植物から単離することに成功した。組織別RT-PCRの結果、このホモログ遺伝子はいずれの植物種においてもめしべ組織で発現していたことから、花粉管ガイダンスに関わる可能性が強く示唆された。ホモログ遺伝子の産物においてアミノ産の同義・非同義置換数を調べたところ、いずれのホモログでも非同義置換が多く見られた。このことは、この遺伝子の分子進化において正の選択がかかっていることを示唆している。本研究により、世界で初めて花粉管ガイダンス因子の候補が複数の種から単離された。今後は別種由来のこれらのホモログ遺伝子を他の植物に形質転換することにより、花粉管ガイダンスの違いにより後輩不可能であった種間での生殖隔離の打破に繋がると期待される。また、この遺伝子が積極的にアミノ酸を置換させるよう分子進化をしていたことから、花粉管ガイダンスが種の維持と進化に重要な役割を果たしている可能性が明らかになった。

花粉管引导是支持植物繁殖和粮食生产的重要机制。在本研究中，我们在体外花粉管引导实验系统中使用了模型植物Torenia fournieri，并基于日益清晰的花粉管引导因子的知识，我们研究了野生植物物种中分子的进化和功能。目的是查明是否今年，我们首先从日本和东南亚国家采集了4种蓝猪草属植物和3种蓝猪草属植物，在实验室进行培养，准备作为实验菌株。此外，我们还从这些密切相关的植物中成功分离出了我们实验室最近研究发现的蓝猪草花粉管引导因子TfCRP1的同源基因。组织特异性 RT-PCR 的结果表明，该同源基因在所有植物物种的雌蕊组织中表达，强烈表明它可能参与花粉管引导。当我们调查同源基因产物中基于氨基的同义和非同义取代的数量时，我们发现在所有同源物中都观察到许多非同义取代。这表明正选择在该基因的分子进化中发挥着作用。通过这项研究，世界上首次从多个物种中分离出花粉管引导因子的候选者。未来，通过将这些来自不同物种的同源基因转化到其他植物中，预计这将打破物种之间的生殖隔离，而由于花粉管引导的差异，这是不可能的。此外，由于该基因已经经历了分子进化以主动取代氨基酸，因此很明显花粉管引导可能在物种的维持和进化中发挥重要作用。

项目成果

花粉管誘引物質の受容体の同定にむけて-活性型リガンドの作製と新規誘引アッセイ系の開発

致力于花粉管引诱剂受体的鉴定 - 活性配体的生产和新吸引测定系统的开发

• 发表时间: 2008
• 作者: Shingo Maegawa;Hiroshi Hosokawa;Eric S. Weinberg;Shigeo Kobayashi;Satohiro Okuda;椎名恵子;筒井大貴;浜村有希;奥田哲弘;須崎大地;東山哲也;奥田哲弘
• 通讯作者: 奥田哲弘

花粉管誘引物質の同定として-誘引物質の大量精製系と新規誘引アッセイ系の開発

花粉管引诱剂的鉴定 - 引诱剂质量纯化系统和新引诱测定系统的开发

• 发表时间: 2008
• 作者: Shingo Maegawa;Hiroshi Hosokawa;Eric S. Weinberg;Shigeo Kobayashi;Satohiro Okuda;椎名恵子;筒井大貴;浜村有希;奥田哲弘;須崎大地;東山哲也;奥田哲弘;奥田哲弘
• 通讯作者: 奥田哲弘

トレニアを用いた花粉管誘引物質LUREsの同定一大量精製系と新規誘引アッセイ系の開発

使用Torenia鉴定花粉管引诱剂LURE - 开发大规模纯化系统和新的吸引测定系统

• 发表时间: 2009
• 作者: Shingo Maegawa;Hiroshi Hosokawa;Eric S. Weinberg;Shigeo Kobayashi;Satohiro Okuda;椎名恵子;筒井大貴;浜村有希;奥田哲弘
• 通讯作者: 奥田哲弘

ライブイメージングによる重複受精機構の解析

利用实时成像分析双受精机制

• 发表时间: 2009
• 作者: 宮崎雅雄;豊永真理;宮崎珠子;添田聡;筒井敏彦;鈴木明身;宮崎雅雄;浜村有希;浜村有希;宮崎雅雄;浜村有希;浜村有希;浜村有希
• 通讯作者: 浜村有希

花粉管誘引物質の同定

花粉管引诱剂的鉴定

• 发表时间: 2008
• 作者: Shingo Maegawa;Hiroshi Hosokawa;Eric S. Weinberg;Shigeo Kobayashi;Satohiro Okuda;椎名恵子;筒井大貴;浜村有希;奥田哲弘;須崎大地;東山哲也
• 通讯作者: 東山哲也