植物の同種認証機構を生み出す分子メカニズムの解明

植物が子孫を残すためには、雄組織である花粉管が雌しべ組織内の奥深くに存在する卵細胞付近まで誘引される必要がある。この花粉管誘引は、同種と近縁種の花粉管は見分け、同種同士での優先的な受精を引き起こすための同種認証機構として作用すると考えられている。しかし、この同種認証機構の分子メカニズムについては雌しべ内で花粉管を観察することが難しいこと、花粉管と雌しべの連続的で協調的な細胞間コミュニケーションによって生み出されていると予想されるため、解析がほとんど進んでいなかった。本研究では、被子植物シロイヌナズナとその近縁異種を用いて(１)同種と異種の花粉管が雌しべ内の卵細胞にたどりつくまでの経路のどこに違いが生じるかを検証すること、(２)この同種認証機構に関わる分子メカニズムの一端を明らかにすることを目指した。(１)花粉管の化学組織染色に用いられてきたアニリンブルー染色を用いて、雌しべ内の花粉管を染色した後、深部観察が可能な二光子励起顕微鏡を用いて観察するための条件検討を行った。シロイヌナズナ、トレニアなどの雌しべ内を伸長する約30-100本の花粉管をそれぞれ区別して定量的な解析することが可能になった。シロイヌナズナ雌しべ内でシロイヌナズナとその近縁種の花粉管を観察したところ、異種の花粉管は雌しべ中心の花粉管の通り道である伝達組織に留まり続ける傾向が見られ、その後の誘引過程にも異常が生じていた。(２)(１)で見出された種間の違いがどのような因子によって生み出されるかを絞り込むために、雌しべの発生に異常をきたす複数の変異体を用いて解析を行った。いくつかの変異体において、野生型雌しべと比べ、花粉管が伝達組織内に留まりやすくなる傾向が見られた。今後は主に(２)の解析を進め、種特異性を生み出す組織、上流因子を絞り込んだ後、遺伝子発現解析などを行うことで種認証機構の実働因子の同定が期待できる。

植物が子孫を残すためには、雄組織である花粉管が雌しべ組織内の奥深くに存在する卵細胞付近まで誘引される必要がある。この花粉管誘引は、同種と近縁種の花粉管は見分け、同種同士での優先的な受精を引き起こすための同種認証機構として作用すると考えられている。しかし、この同種認証機構の分子メカニズムについては雌しべ内で花粉管を観察することが難しいこと、花粉管と雌しべの連続的で協調的な細胞間コミュニケーションによって生み出されていると予想されるため、解析がほとんど進んでいなかった。本研究では、被子植物シロイヌナズナとその近縁異種を用いて(１)同種と異種の花粉管が雌しべ内の卵細胞にたどりつくまでの経路のどこに違いが生じるかを検証すること、(２)この同種認証機構に関わる分子メカニズムの一端を明らかにすることを目指した。(１)花粉管の化学組織染色に用いられてきたアニリンブルー染色を用いて、雌しべ内の花粉管を染色した後、深部観察が可能な二光子励起顕微鏡を用いて観察するための条件検討を行った。シロイヌナズナ、トレニアなどの雌しべ内を伸長する約30-100本の花粉管をそれぞれ区別して定量的な解析することが可能になった。シロイヌナズナ雌しべ内でシロイヌナズナとその近縁種の花粉管を観察したところ、異種の花粉管は雌しべ中心の花粉管の通り道である伝達組織に留まり続ける傾向が見られ、その後の誘引過程にも異常が生じていた。(２)(１)で見出された種間の違いがどのような因子によって生み出されるかを絞り込むために、雌しべの発生に異常をきたす複数の変異体を用いて解析を行った。いくつかの変異体において、野生型雌しべと比べ、花粉管が伝達組織内に留まりやすくなる傾向が見られた。今後は主に(２)の解析を進め、種特異性を生み出す組織、上流因子を絞り込んだ後、遺伝子発現解析などを行うことで種認証機構の実働因子の同定が期待できる。