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Integrated understanding of interspecific-incompatibility and self-incompatibility in the Brassicaceae

十字花科种间不亲和性和自交不亲和性的综合理解

基本信息

批准号：
21H05030
负责人：
高山誠司
金额：
$ 121.56万
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 (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05030/
关键词：
植物有性生殖自家不和合性種間不和合性情報伝達

项目摘要

アブラナ科植物の花粉選択の統合分子モデル提唱に向けて、以下の３課題の解明を進めた。【課題１】異種花粉排除の分子機構解明：昨年度、種間不和合性に関わるSPRI1の相互作用因子として、クチン生合成酵素を見出した。クチクラ層が異種花粉に対する物理的障壁として機能する可能性を推察し、クチン分解酵素によりクチクラ層を破壊した植物体を作出したところ、種間不和合性が打破されることが示された。さらに、新たな種間不和合性因子SPRI2について解析した結果、細胞壁成分のキシランをアセチル化する酵素TBL40/TBL45 の遺伝子領域に結合し、これらの発現を正に制御していることを見出した。SPRI1 の発現亢進に間接的に関わることも示され、SPRI2 が雌ずいにおける異種花粉排除を統括している可能性が示された。さらに、より近縁の異種花粉を対象にGWASによる種間障壁因子の探索を進めたところ、SPRI1/2とは異なる新規種間不和合性因子を同定することに成功した。【課題２】自己花粉排除の分子機構解明：情報伝達因子探索のための一細胞解析系の確立を進めると同時に、SRK下流で機能すると想定されるチャネル・輸送体分子の逆遺伝学的探索を進めた。その結果、ある特定のチャネル分子群の破壊株が、自家不和合性を欠失することを見出した。【課題３】同種花粉受諾の分子機構解明と排除経路干渉の実態解明：昨年度、花粉受諾検出システムを用いた順遺伝学的探索により、同種花粉受諾に関わる因子VPS13aを同定した。生化学的な解析から、VPS13a はエキソサイトーシスを仲介するExocyst 複合体のサブユニットタンパク質と花粉管の先端に共局在し、機能相関性があることを見出した。さらに、野生型の花粉では吸水したのちに脂質体が粗面小胞体から解離する現象が起こるが、vps13a 変異体ではこのような解離が起きないことが示された。

There is a need to improve the understanding of the following three topics: [Topic 1] Molecular mechanism of heteropollen exclusion: interaction factors of SPRI1 and enzymes related to interspecific incompatibility were identified. The possibility of physical barriers and functions between different pollen layers was investigated, and the possibility of interspecific dissimilarities and dissimilarities was demonstrated. In addition, the new interspecific incompatibility factor SPRI2 was found to be responsible for the analysis of cell wall components and the development of enzyme TBL40/TBL45 in the sub-domain. SPRI 1 and SPRI 2 are related to the development of heteropollen. The possibility of heteropollen exclusion is also discussed. The study of interspecific barrier factors in the study of heterosexual pollens was successful in the study of interspecific barrier factors in the study of heterosexual pollens. [Topic 2] Molecular mechanism of self-pollen elimination: information transmission factor exploration, establishment of a cell analysis system, simultaneous detection, SRK downstream function, identification, molecular reverse genetics exploration of transporter. As a result, specific molecular groups are found to be incompatible with each other. [Topic 3] Explanation of the molecular mechanism of conspecific pollen acceptance and the practical explanation of the elimination of neural networks: Last year, during the exploration of genetics on the use of pollen acceptance detection systems, the factor VPS13a related to conspecific pollen acceptance was determined. Biochemistry analysis, VPS 13a is the mediator of exocyst complex, and functional correlation is revealed. In addition, wild type pollen can absorb water, and liposome can dissociate from rough microsome.