被子植物における雄性配偶子形成因子の単離と機能解析

被子植物雄配子发生因子的分离及功能分析

基本信息

批准号：
02J07962
负责人：
森稔幸
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Rikkyo University (2003)The University of Tokyo (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請研究課題は単子葉植物であるテッポウユリの花粉を材料として、被子植物の生殖メカニズムを雄性配偶子形成から解明することを目的としたものである。今年度の研究成果として次のことが得られた。1,被子植物雄性配偶子である、雄原細胞で発現が見いだされた色素体分裂リングタンパク質FtsZについて、同細胞における免疫学的な発現解析を行ったところ、色素体ゲノムが母性遺伝型である植物においてはその発現はほとんどなく、両性遺伝型の植物では色素体の分裂増殖に関与する顕著な発現が検出された。この結果から、被子植物母性遺伝メカニズムの分子生物学的解明へと研究の展開が期待された。また本実験で用いた抗FtsZ抗体は幅広い植物材料において応用が可能であり、タバコ培養細胞BY-2やコマツナのリーフディスクなどの培養植物細胞・組織での色素体増殖機構解析においても大いに貢献し、論文発表としての業績となった。2,雄原細胞における強い発現が見いだされたボルボックスの配偶子形成因子GlsAについて分子生物学的・細胞生物学的解析を試みたところ、そのタンパク質発現は雄原細胞形成時期とほぼ一致しており、その細胞内局在は雄原細胞中で優位であることが分かった。また、共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いた詳細な観察によって、微小管など細胞の形態形成にはたらく構造への関与が推察された。この研究成果は植物の生殖細胞形成メカニズムの普遍性を示唆する可能性を含んでおり、論文発表としての業績となった。3,新たに見いだされた雄原細胞特異的膜タンパク質GCS1についてシロイヌナズナのミュータントを用いた機能解析を試みたところ、同植物では種子形成数が著しく少なく、野生株との掛け合わせ実験においてはミュータントの花粉経由では子孫へと変異が伝達しないことが示された。これらの結果からGCS1の雄性配偶子細胞における受精機能への関与が示唆された。

该研究项目的目的是阐明被子植物利用单子叶植物百合花粉形成雄配子的生殖机制。今年的研究获得了以下结果。 1.质体分裂环蛋白FtsZ在被子植物雄配子雄激素细胞中表达的免疫学表达分析表明，质体基因组为母系遗传型，在植物中几乎没有表达。，但在两性植物中，检测到涉及质体分裂和增殖的显着表达。这些结果预计将引发旨在阐明被子植物母系遗传的分子生物学机制的研究。此外，本实验使用的抗FtsZ抗体可应用于广泛的植物材料，将极大地有助于分析培养的植物细胞和组织（例如培养的烟草细胞BY-2和Komatsuna）中的质体增殖机制这是以论文形式呈现的一项成就。 2.当我们尝试对在rogen细胞中强表达的Volvox配子因子GlsA进行分子和细胞生物学分析时，我们发现其蛋白表达几乎与rogen细胞形成时间一致，其亚细胞定位是。发现主要存在于雄激素细胞中。此外，使用共焦激光扫描显微镜的详细观察表明，它参与了在细胞形态发生中发挥作用的微管等结构。该研究结果有可能表明植物生殖细胞形成机制的普遍性，并且是一项以论文形式发表的成果。 3. 当我们试图利用拟南芥突变体分析新发现的雄激素细胞特异性膜蛋白GCS1的功能时，我们发现在相同植物中形成的种子数量明显较低，并且在与野生型菌株的杂交实验中，研究表明，突变体不会通过花粉传递给后代。这些结果表明GCS1参与雄性配子细胞的受精功能。