花粉管受精様式の要となる“精細胞―栄養核複合体”輸送の分子機構の解明

被子植物の受精過程では、生殖細胞である"精細胞"が花粉管の核である"栄養核"と"雄性生殖単位"と呼ばれる複合体をつくり、花粉管を通って卵細胞まで辿り着く。我々の研究から、精細胞は栄養核とは独立した輸送駆動力を保持し、栄養核と協調的に雄性生殖単位輸送を制御するという、定説を覆す受精様式がみえてきた。そこで本研究ではこの知見を基盤に、MGU輸送の真なる制御機構を明らかにすることを目指している。研究初年度は、精細胞ペアと栄養核の個別の挙動を顕微鏡観察することから始めた。これまで有性生殖単位という一つの塊として動きを解析されてきたため、個別の挙動にはあまり着目されてこなかったためである。まず栄養核輸送欠損wit1/2花粉管において、精細胞ペアを観察、同時に精細胞輸送欠損SC-cal花粉管において、栄養核を観察した。そしてこれらの挙動を画像解析した。その結果、精細胞ペアと栄養核はそれぞれ単体でも、両方が存在している時と似たような、花粉管先端から一定の距離を保ちながら伸長する花粉管中を輸送されていることが分かってきた。並行して、花粉管にアクチン阻害剤または微小管阻害剤を処理して雄性生殖単位の挙動の変化をライブイメージングで観察した。その結果、プレリミナリーな結果ではあるものの、アクチンと微小管の制御は精細胞及び栄養核の輸送に影響を与えていることが示唆された。また、上記の精細胞ペアと栄養核の輸送の欠失現象を利用して、雄性生殖単位全体の輸送が欠失した花粉管を作出して、その受精までの挙動を観察した。その結果、これまでの常識とは異なり、雄性生殖単位の輸送は花粉管の挙動には大きく影響を与えないことが明らかとなった。そこで花粉管を制御する遺伝子発現制御の新たな仮説とともに、上記研究成果を論文として発表した。

被子植物の受精過程では、生殖細胞である"精細胞"が花粉管の核である"栄養核"と"雄性生殖単位"と呼ばれる複合体をつくり、花粉管を通って卵細胞まで辿り着く。我々の研究から、精細胞は栄養核とは独立した輸送駆動力を保持し、栄養核と協調的に雄性生殖単位輸送を制御するという、定説を覆す受精様式がみえてきた。そこで本研究ではこの知見を基盤に、MGU輸送の真なる制御機構を明らかにすることを目指している。研究初年度は、精細胞ペアと栄養核の個別の挙動を顕微鏡観察することから始めた。これまで有性生殖単位という一つの塊として動きを解析されてきたため、個別の挙動にはあまり着目されてこなかったためである。まず栄養核輸送欠損wit1/2花粉管において、精細胞ペアを観察、同時に精細胞輸送欠損SC-cal花粉管において、栄養核を観察した。そしてこれらの挙動を画像解析した。その結果、精細胞ペアと栄養核はそれぞれ単体でも、両方が存在している時と似たような、花粉管先端から一定の距離を保ちながら伸長する花粉管中を輸送されていることが分かってきた。並行して、花粉管にアクチン阻害剤または微小管阻害剤を処理して雄性生殖単位の挙動の変化をライブイメージングで観察した。その結果、プレリミナリーな結果ではあるものの、アクチンと微小管の制御は精細胞及び栄養核の輸送に影響を与えていることが示唆された。また、上記の精細胞ペアと栄養核の輸送の欠失現象を利用して、雄性生殖単位全体の輸送が欠失した花粉管を作出して、その受精までの挙動を観察した。その結果、これまでの常識とは異なり、雄性生殖単位の輸送は花粉管の挙動には大きく影響を与えないことが明らかとなった。そこで花粉管を制御する遺伝子発現制御の新たな仮説とともに、上記研究成果を論文として発表した。