花粉の発芽に関わるホスホイノシチドの研究

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花粉は発芽し花粉管を伸長することにより、花粉が内包する精細胞を卵細胞に送達する。このため花粉の発芽と伸長の過程は生殖に重要である。これに加え、この過程は種子が可食部となる穀類では収量に直結し、農産業における人工受粉の効率にも関わる。このことから、花粉の発芽と花粉管伸長の仕組みを理解することは、基礎および応用研究の観点から重要な課題といえる。花粉管の伸長と比べ、花粉の発芽に関わる分子機構は不明な点が多い。申請者は、ホスホイノシチドの一種であるホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸（以下PI(4,5)P2と記す）の代謝に関わる酵素をコードする遺伝子群を欠失したシロイヌナズナでは、花粉の発芽が不全となることを発見した。本研究では、このシロイヌナズナ変異体を詳細に調べることにより、花粉の発芽に関わる分子機構の解明を目指す。本年度は、花粉におけるPI(4,5)P2の細胞内局在を観察した。その結果、野生型の花粉では、花粉が発芽する直前にPI(4,5)P2プローブが発芽予定位置の細胞膜に局在することが分かった。一方、シロイヌナズナ変異体の花粉では、PI(4,5)P2プローブに由来する蛍光が細胞質全体に広がった。このことから、花粉が発芽する予定位置の細胞膜ではPI(4,5)P2が蓄積し、それがない変異体花粉では発芽が不全となることが明らかとなった。次に、PI(4,5)P2を過剰に発現する形質転換シロイヌナズナを作製し、発芽への影響を調べた。その結果、PI(4,5)P2を過剰に発現する花粉では野生型の花粉よりも発芽が促進されることが分かった。