維管束植物における受精機構進化の細胞形態学的解析

维管植物受精机制进化的细胞形态学分析

• 批准号: 15K07122
• 负责人: 森 稔幸
• 金额: $ 3.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15K07122/
• 关键词: 維管束植物; 有性生殖; 受精; 細胞接着; 精子

本研究は、維管束植物（シダ植物以上の陸上植物）に共通する配偶子融合の分子機構解明を目的としており、近年研究代表者が、被子植物（花をつける植物）の雄性配偶子側膜タンパク質GEX2 (GAMETE EXPRESSED 2)が配偶子接着において機能することを解明したことに端を発している（Mori et al., 2014, Curr. Biol.）。初年度である平成２７年度は、シダ植物カニクサ(Lygodium japonicum)を主な材料とし、同植物で発現するGEX2などの遺伝子同定・単離・詳細な発現解析を行った。その結果、(i)被子植物における既知の雄性配偶子側受精因子GEX2およびGCS1 (GENERATIVE CELL SPECIFIC 1)遺伝子の完全長クローニング・シーケンス解析、(ii)半定量RT-PCRによる発現解析に成功した。興味深いことに、カニクサのGEX2はこれまでに分かっていた陸上植物オーソログの中で最大であり、多数のイムノグロブリン様ドメインを有することが分かった。また、同植物のGCS1の分子量は被子植物のオーソログと同様であったが、これまでに知られているGCS1に共通な塩基性の細胞質ドメインと異なり、顕著な酸性の細胞質ドメインを有することが分かった。さらに、葉、前葉体（配偶体）、単離精子間で詳細な発現パターンを調べたところ、GEX2およびGCS1は精子で強い発現を示すことが分かった。意外なことに、GCS1は精子特異的であるのに対し、GEX2は体細胞である葉でも弱い転写活性を示した。このことは、被子植物と異なり、シダ植物のGCS1とGEX2は異なる転写制御を受けていることを示唆した。

本研究的目的是阐明维管植物（蕨类植物以外的陆生植物）常见的配子融合的分子机制，它始于发现蛋白质 GEX2 (GAMETE EXPRESSED 2) 在配子粘附中发挥作用 (Mori et al., 2014)。 ，生物学。）。第一年2015财年，我们以蕨类植物海金沙为主要材料，对该植物中表达的GEX2等基因进行了鉴定、分离和详细的表达分析。结果，我们成功地（i）被子植物中已知的雄配子受精因子GEX2和GCS1（GENERATIVE CELL SPECIFIC 1）基因的全长克隆和序列分析，以及（ii）通过半定量RT-PCR进行表达分析。有趣的是，马唐 GEX2 是迄今为止已知最大的陆地植物直向同源物，并且被发现含有许多免疫球蛋白样结构域。此外，虽然来自同一植物的GCS1的分子量与被子植物直系同源物的分子量相似，但它被发现具有显着的酸性细胞质结构域，与先前已知的GCS1常见的碱性细胞质结构域不同。此外，当我们研究叶子、原叶体（配子体）和分离的精子之间的详细表达模式时，我们发现GEX2和GCS1在精子中强烈表达。令人惊讶的是，GCS1 具有精子特异性，而 GEX2 即使在作为体细胞的叶子中也表现出较弱的转录活性。这表明，与被子植物不同，蕨类植物中的 GCS1 和 GEX2 受到不同的转录控制。

项目成果

雄と雌の配偶子膜間にある分子機構

雄性和雌性配子膜之间的分子机制

• 发表时间: 2015
• 作者: 森稔幸

Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism.

通过细胞融合机制快速消除持久的助剂。

• DOI: 10.1016/j.cell.2015.03.018
• 发表时间: 2015
• 影响因子: 64.5
• 作者: 丸山大輔;Ronny Völz;竹内英憲;森稔幸;井川智子;栗原大輔;河島友和;植田美那子;伊藤正樹;梅田正明;西川周一;Rita Groß;東山哲也
• 通讯作者: 東山哲也

陸上植物の受精研究で進化的に保存された配偶子融合機構を曝く

陆地植物的受精研究揭示了进化上保守的配子融合机制

• 发表时间: 2015
• 作者: 森稔幸

Sequence of the Gonium pectorale Mating Locus Reveals a Complex and Dynamic History of Changes in Volvocine Algal Mating Haplotypes.

胸腺藻交配位点的序列揭示了沃尔沃辛藻类交配单倍型的复杂而动态的变化历史。

• DOI: 10.1534/g3.115.026229
• 发表时间: 2016
• 作者: Hamaji T; Mogi Y; Ferris PJ; Mori T; Miyagishima S; Kabeya Y; Nishimura Y; Toyoda A; Noguchi H; Fujiyama A; Olson BJ; Marriage TN; Nishii I; Umen JG; Nozaki H.
• 通讯作者: Nozaki H.

Gamete dialogs in green lineages.

绿色谱系中的配子对话。

• DOI: 10.1016/j.molp.2015.06.008
• 发表时间: 2015
• 影响因子: 27.5
• 作者: Mori T.; Kawai
• 通讯作者: Kawai