精細胞を覆う機能未知の膜構造の崩壊制御に着目した植物受精メカニズムの解明

被子植物の精細胞は花粉管と呼ばれる細い管状構造の内部を通り、胚珠の中にある卵細胞まで届けられることで受精を行う。花粉管伸長の間、精細胞は2つ1組が内部形質膜とよばれる栄養細胞の単膜花粉管栄養核とつながった雄性生殖単位として共に行動する。シロイヌナズナの重複受精のライブイメージングから、内部形質膜は胚珠内に精細胞が放出された瞬間に崩壊して精細胞膜を露出させることがわかった。また、花粉管発芽直後に精細胞が放出されるanx1 anx2二重変異の観察からも、素早い内部形質膜崩壊が観察され、この成果をFrontiers in Plant Science誌に報告した。さらに、我々は内部形質膜と精細胞の間に蓄積する多糖分解酵素を蛍光タンパク質でラベルしたものを、内部形質膜崩壊による漏出に伴ったシグナル低下を指標に内部形質膜の完全性を感度良くモニタできるレポーターとして機能することを見出しており、これを利用して内部形質膜崩壊を誘導するシグナルを調べた。その結果、カルシウム欠乏培地に精細胞が放出されたときに、内部形質膜が無傷のまま単離できる率が上昇することが見出された。無傷の精細胞を顕微操作によってカルシウム添加培地へと移すと、培地に放出された瞬間に内部形質膜崩壊が誘導されることがわかった。したがって、少なくとも花粉管の外へと放出された精細胞は細胞外環境における高濃度のカルシウムイオンへの曝露によって、内部形質膜崩壊を引き起こすことが示唆された。

被子植物の精細胞は花粉管と呼ばれる細い管状構造の内部を通り、胚珠の中にある卵細胞まで届けられることで受精を行う。花粉管伸長の間、精細胞は2つ1組が内部形質膜とよばれる栄養細胞の単膜花粉管栄養核とつながった雄性生殖単位として共に行動する。シロイヌナズナの重複受精のライブイメージングから、内部形質膜は胚珠内に精細胞が放出された瞬間に崩壊して精細胞膜を露出させることがわかった。また、花粉管発芽直後に精細胞が放出されるanx1 anx2二重変異の観察からも、素早い内部形質膜崩壊が観察され、この成果をFrontiers in Plant Science誌に報告した。さらに、我々は内部形質膜と精細胞の間に蓄積する多糖分解酵素を蛍光タンパク質でラベルしたものを、内部形質膜崩壊による漏出に伴ったシグナル低下を指標に内部形質膜の完全性を感度良くモニタできるレポーターとして機能することを見出しており、これを利用して内部形質膜崩壊を誘導するシグナルを調べた。その結果、カルシウム欠乏培地に精細胞が放出されたときに、内部形質膜が無傷のまま単離できる率が上昇することが見出された。無傷の精細胞を顕微操作によってカルシウム添加培地へと移すと、培地に放出された瞬間に内部形質膜崩壊が誘導されることがわかった。したがって、少なくとも花粉管の外へと放出された精細胞は細胞外環境における高濃度のカルシウムイオンへの曝露によって、内部形質膜崩壊を引き起こすことが示唆された。