気孔開閉の分子機構をモデルとした受粉反応時の花粉吸水における膨圧調節機構の解明

以气孔开闭分子机制为模型阐明授粉反应过程中花粉吸水膨胀压调节机制

• 批准号: 22KJ0158
• 负责人: 林 真妃
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0158/
• 关键词: 花粉吸水; イオン輸送; アブラナ科

受粉時、花粉は雌しべ柱頭に存在する乳頭細胞から水を受け取り吸水する。花粉吸水は花粉管発芽と伸長に必須であるため、植物が受精を達成し、次世代を残すために重要である。乳頭細胞上に付着した花粉は種間不和合性や種内不和合性により、受精可能な花粉が選択されたのち吸水させる。吸水可能な花粉を乳頭細胞が認識する自他認識機構から、その下流で花粉吸水を誘導する乳頭細胞内のシグナル伝達は理解されつつあるが、未だどのように乳頭細胞内の水が花粉へと移行するのか、吸水がされない花粉ではどのように水の移行が止まるのか、といったシグナル伝達末端の理解は進んでいない。申請者は、植物細胞の膨圧制御が花粉吸水に関与すると仮説を立て、膨圧制御に重要なイオン輸送体が花粉吸水時に機能しているかを調べている。前年度に乳頭細胞で高発現するイオン輸送体をシロイヌナズナの発現データベースより選抜し、今年度ではその遺伝子破壊株の表現型解析から、種子形成が野生株と比較して低下する株を見出した。また、イオン輸送体開口、閉鎖化合物ライブラリーを用いて、自家不和合性を示すアブラナ(Brassica rapa)の雌しべ内への花粉管侵入の様子が変化する化合物スクリーニングを行った。現在ライブラリー70種の化合物の中から自家不和合性に変化を与える化合物を数点選抜した。シロイヌナズナのイオン輸送体候補の変異株の種子形成の変化が乳頭細胞側の花粉吸水に対する影響かを調べると共に、アブラナの自家不和合性に影響を与える化合物の標的探索を行うことで、アブラナ科の花粉吸水に機能する乳頭細胞のイオン輸送体を同定する。

在授粉过程中，花粉从雌蕊柱头中的乳头细胞吸收水分。花粉吸水对于花粉管萌发和伸长至关重要，因此对于植物实现受精和存活下一代很重要。由于种间不亲和性和种内不亲和性，选择可受精花粉后，粘附在乳头细胞上的花粉可以吸收水分。乳头细胞识别可吸水的花粉的自体识别机制，以及该机制下游诱导花粉吸水的乳头细胞内的信号转导，人们已开始了解，但仍不清楚乳头细胞内的水如何在理解信号转导的终端方面进展甚微，例如水转移是否发生或在不吸水的花粉中如何停止水转移。申请人假设植物细胞中膨压的控制与花粉吸水有关，并且正在研究对于控制膨压很重要的离子转运蛋白在花粉吸水期间是否起作用。去年，我们从拟南芥表达数据库中筛选出在乳头细胞中高表达的离子转运蛋白，今年，通过对基因破坏菌株的表型分析，我们发现了与野生菌株相比种子形成减少的菌株。此外，利用离子转运蛋白打开和关闭化合物库，我们筛选了能够改变花粉管进入白菜雌蕊方式的化合物，该花粉表现出自交不亲和性。从目前库中的 70 种化合物中选出了几种改变自交不亲和性的化合物。除了研究拟南芥离子转运蛋白候选突变体种子形成的变化是否影响乳头细胞侧的花粉吸水性外，我们还对影响十字花科自交不亲和性的化合物进行了目标搜索，鉴定了乳头细胞中起作用的离子转运蛋白。在花粉吸水性方面。

项目成果

The quest for the central players governing pollen tube growth and guidance.

寻找控制花粉管生长和指导的核心参与者。

• DOI: 10.1093/plphys/kiaa092
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 7.4
• 作者: Hayashi; M.; & Palmgren; M
• 通讯作者: M

A conserved, buried cysteine near the P-site is accessible to cysteine modifications and increases ROS stability in the P-type plasma membrane H+-ATPase.

P 位点附近的保守埋藏半胱氨酸可进行半胱氨酸修饰，并增加 P 型质膜 H -ATP 酶中 ROS 的稳定性。

• DOI: 10.1042/bcj20200559
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 4.1
• 作者: Welle; M.; Pedersen; J. T.; Ravnsborg; T.; Hayashi; M.; Maaβ; S.; Becher; D.; Jensen; O. N.; Stohr C.; & Palmgren; M.
• 通讯作者: M.