トマトの胚形成における胚と親組織のコミュニケーション機構の研究

ジャスモン酸は病害応答や傷害応答を誘導する植物ホルモンとしてよく知られているが、近年、開花やそれに伴う花器官・生殖器官の成熟にも重要な役割を果たすことが明らかになっている。特に、花粉の成熟や葯の裂開を制御する働きは、シロイヌナズナをはじめとするさまざまな植物で普遍的に認められている。これに対し、ジャスモン酸受容体SlCOI1を欠損するトマトの突然変異体jai1では花粉よりも胚珠に強い影響が現れることから、トマトではジャスモン酸はむしろ雌性器官の成熟に必要であると考えられている。我々は、なぜトマトが特殊な表現型を示すのかに興味を持ち、その理由を明らかにすることを目的として研究を開始した。ゲノム編集によりジャスモン酸合成遺伝子であるSlOPR3を1コピーだけ欠損させたslopr3ヘテロ株を作出し、自家受粉によりslopr3ホモ株を得ようとしたところ、全く得ることができなかった。野生型株とヘテロ株は1:2の割合で生じることから、配偶体の機能は雌雄とも正常と考えられ、受精後の胚形成に異常が生じているものと推定された。興味深いことに、この現象はjai1では見られず、ヘテロ株からホモ株が1/4分離する。したがって、胚形成において胚でジャスモン酸を合成する必要はあるが、受容する必要はないと結論した。さらに詳しく調べたところ、slopr3ヘテロ株の果実には未熟種子が含まれており、その遺伝子型はslopr3ホモであった。この未熟種子の中には正常な胚の形態を示すものが存在せず、細胞の塊が本来胚が存在する場所に認められた。マーカー遺伝子を用いて解析した結果、この細胞塊では細胞の分化や極性の形成が不完全であることが示された。

ジャスモン酸は病害応答や傷害応答を誘導する植物ホルモンとしてよく知られているが、近年、開花やそれに伴う花器官・生殖器官の成熟にも重要な役割を果たすことが明らかになっている。特に、花粉の成熟や葯の裂開を制御する働きは、シロイヌナズナをはじめとするさまざまな植物で普遍的に認められている。これに対し、ジャスモン酸受容体SlCOI1を欠損するトマトの突然変異体jai1では花粉よりも胚珠に強い影響が現れることから、トマトではジャスモン酸はむしろ雌性器官の成熟に必要であると考えられている。我々は、なぜトマトが特殊な表現型を示すのかに興味を持ち、その理由を明らかにすることを目的として研究を開始した。ゲノム編集によりジャスモン酸合成遺伝子であるSlOPR3を1コピーだけ欠損させたslopr3ヘテロ株を作出し、自家受粉によりslopr3ホモ株を得ようとしたところ、全く得ることができなかった。野生型株とヘテロ株は1:2の割合で生じることから、配偶体の機能は雌雄とも正常と考えられ、受精後の胚形成に異常が生じているものと推定された。興味深いことに、この現象はjai1では見られず、ヘテロ株からホモ株が1/4分離する。したがって、胚形成において胚でジャスモン酸を合成する必要はあるが、受容する必要はないと結論した。さらに詳しく調べたところ、slopr3ヘテロ株の果実には未熟種子が含まれており、その遺伝子型はslopr3ホモであった。この未熟種子の中には正常な胚の形態を示すものが存在せず、細胞の塊が本来胚が存在する場所に認められた。マーカー遺伝子を用いて解析した結果、この細胞塊では細胞の分化や極性の形成が不完全であることが示された。