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。

为了提出一个在十字花科植物中选择花粉选择的综合分子模型，我们开始阐明以下三个问题。问题1：阐明异源花粉排除的分子机制：去年，我们发现Cutin Biosynthetic酶是Spri1的相互作用因子，这与种间不相容有关。据推测，角质层层可以用作对异源花粉的物理屏障，当产生植物时，使用切丁蛋白酶破坏了角质层层时，表明种间含量不兼容。此外，对新种间际不兼容因子Spri2的分析表明，它与酶TBL40/TBL45的基因区域结合，该酶TBL40/TBL45，该酶是乙酰基二酰基，一种细胞壁成分，并阳性地调节其表达。它也被证明间接参与SPRI1的表达增加，这表明Spri2控制在PEA中的异源花粉排除的可能性。此外，当我们使用GWAS搜索种间屏障因子以进行更接近的相对异源花粉时，我们成功地识别了一种与Spri1/2不同的新型种间不相容因子。问题2：阐明自生素消除的分子机制：我们已经开始建立一个单细胞分析系统，以搜索信息传递因子，同时，我们开始逆转遗传搜索通道和转运蛋白分子，这些分子和转运蛋白分子预计在SRK的下游功能。结果，我们发现特定的一组通道分子缺乏不兼容的破坏菌株。问题3：阐明同质花粉接受性的分子机制和对排除途径的实际干扰状态：去年，通过使用花粉验收检测系统的正向基因搜索，VPS13A（VPS13A）（涉及同质花粉接受的因素）。生化分析表明，VPS13A在花粉管的尖端与外囊肿复合物的亚基蛋白共定位，该蛋白介导胞吐作用，并在功能上相关。此外，已经表明，在吸收水后，在野生型花粉中，脂质体从粗糙的内质网中解离，但在VPS13A突变体中，这种解离并未发生。