アブラナ科植物の自家不和合反応におけるシグナル伝達経路の解明

十字花科植物自交不亲和反应信号转导途径的阐明

基本信息

批准号：
17J06391
负责人：
後藤千恵子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アブラナ科植物の自家受粉では、花粉由来のペプチドSP11が柱頭の乳頭細胞膜上にある受容体SRKに結合し、その下流で細胞内へのカルシウムイオン（Ca2+）流入を含む不和合反応が起こる。結果として花粉の発芽・伸長が阻害されるが、Ca2+流入から花粉の発芽阻害に至る経路はほとんど不明である。本年度は、Ca2+流入における膜脱分極経路の検証を目指し、不和合反応時のCa2+とpHの変化について解析を行った。SRKが発現している乳頭細胞プロトプラストの懸濁液にSP11を加えることで、不和合反応が誘起できる。昨年度までに、細胞内Ca2+濃度（[Ca2+]i）をYellow Cameleon 3.6、細胞内pH（pHi）をClopHensorで検出する[Ca2+]iとpHiの同時モニター系を確立した。本年度は、薬剤処理を通じて不和合反応における[Ca2+]i上昇とpHi低下のどちらが先に起こるかを調べた。非NMDA型グルタミン酸受容体のアンタゴニストであるDNQXを処理した結果、DNQXの濃度依存的に [Ca2+]iの上昇度合いが減少する傾向が見られたが、pHi低下はコントロール区の場合と同様に起こった。カルシウムチャネル阻害剤の塩化ランタン（LaCl3）やカルシウムキレート剤のBAPTAを処理した結果、[Ca2+]i上昇は完全に抑制されたが、pHi低下は通常通り引き起こされた。これらの結果から、自家不和合反応におけるpHi低下は[Ca2+]i上昇の上流で、あるいは独立経路で起こることが示唆された。自家不和合反応のpHi低下を抑制する薬剤は探索中である。pHの検出に使用したClopHensorは、塩化物イオン（Cl-）も検出可能である。画像を再解析した結果、自家不和合反応において[Ca2+]i上昇および細胞内pH低下と同じタイミングで細胞内Cl- 濃度も低下していることが見いだされた。

十字花科植物自花授粉过程中，花粉衍生肽SP11与柱头乳头细胞膜上的受体SRK结合，下游发生不相容反应，包括钙离子（Ca2+）流入细胞。结果，花粉萌发和伸长受到抑制，但从 Ca2+ 流入到抑制花粉萌发的途径很大程度上未知。今年，我们分析了不相容反应过程中 Ca2+ 和 pH 的变化，目的是验证 Ca2+ 流入过程中的膜去极化途径。通过将 SP11 添加到表达 SRK 的乳头细胞原生质体悬浮液中，可以诱导不相容反应。到去年，我们已经建立了[Ca2+]i和pHi同步监测系统，用Yellow Cameleon 3.6检测细胞内Ca2+浓度（[Ca2+]i），用CloPHensor检测细胞内pH（pHi）。今年，我们研究了药物治疗引起的不相容反应中，[Ca2+]i 的增加和 pHi 的降低，哪个先发生。用非NMDA型谷氨酸受体拮抗剂DNQX治疗的结果是，[Ca2+]i的增加程度有以DNQX浓度依赖性方式降低的趋势，但pHi降低为在对照组中。用钙通道阻滞剂氯化镧 (LaCl3) 和钙螯合剂 BAPTA 处理完全抑制了 [Ca2+]i 的增加，但引起正常的 pHi 降低。这些结果表明自交不亲和反应中的 pHi 降低发生在 [Ca2+]i 增加的上游或通过独立途径发生。我们目前正在寻找抑制自交不亲和反应引起的pH下降的药物。用于检测 pH 值的 CloPhensor 还可以检测氯离子 (Cl-)。重新分析图像的结果发现，在自交不亲和反应期间，随着[Ca2+]i增加和细胞内pH值降低，细胞内Cl-浓度降低。