花の器官、特に葯のタペ-ト細胞と花粉の形態形成にかかわる遺伝子の解析

花粉が形成されるとき、栄養物や構成物はそれを取り囲む葯のタペ-ト細胞から供給される。本研究では、タペ-ト細胞に人為的遺伝子操作を施したトランスジェニック植物を用いて、導入した遺伝子が花粉の器官プランに及ぼす干渉作用を解析した。タペ-ト細胞特異的プロモーターにβ‐1,3‐エンドグルカナーゼのcDNA(ダイズ由来)を連結してタバコに導入したところ、花粉に発育異常が見られた。発育ステージ別に形態を観察したところ、四分子を包むカロースが分解しており、また、花粉表面にβ‐1,3‐グルカンの顆粒が沈着しているのが観察された。導入したβ‐1,3‐エンドグルカナーゼにより四分子を包むカロースが分解されたためと考えられる。β‐1,3エンドグルカナーゼ遺伝子が四分子期の終わりに正常に発現することが花粉発育に必須であると考えられる。また、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL;サツマイモ由来)のcDNAをセンスあるいはアンチセンス方向に連結してタバコに導入した結果、花粉の発育異常が観察された。さらに、小胞子期の葯におけるPAL活性を測定したところ、PAL活性の低下が認められ、稔花粉数率とPAL活性に有為な相関が認められた。これより、PAL活性の低下が、花粉発育異常の原因であり、PAL遺伝子は花粉の発育に不可欠であると考えられる。このように、β‐1,3‐エンドグルカナーゼ遺伝子とPAL遺伝子は葯のタペ-ト細胞において花粉の器官プランに重要な役割を果たしていることが明らかになった。

花粉が形成されるとき、栄養物や構成物はそれを取り囲む葯のタペ-ト細胞から供給される。本研究では、タペ-ト細胞に人為的遺伝子操作を施したトランスジェニック植物を用いて、導入した遺伝子が花粉の器官プランに及ぼす干渉作用を解析した。タペ-ト細胞特異的プロモーターにβ‐1,3‐エンドグルカナーゼのcDNA(ダイズ由来)を連結してタバコに導入したところ、花粉に発育異常が見られた。発育ステージ別に形態を観察したところ、四分子を包むカロースが分解しており、また、花粉表面にβ‐1,3‐グルカンの顆粒が沈着しているのが観察された。導入したβ‐1,3‐エンドグルカナーゼにより四分子を包むカロースが分解されたためと考えられる。β‐1,3エンドグルカナーゼ遺伝子が四分子期の終わりに正常に発現することが花粉発育に必須であると考えられる。また、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL;サツマイモ由来)のcDNAをセンスあるいはアンチセンス方向に連結してタバコに導入した結果、花粉の発育異常が観察された。さらに、小胞子期の葯におけるPAL活性を測定したところ、PAL活性の低下が認められ、稔花粉数率とPAL活性に有為な相関が認められた。これより、PAL活性の低下が、花粉発育異常の原因であり、PAL遺伝子は花粉の発育に不可欠であると考えられる。このように、β‐1,3‐エンドグルカナーゼ遺伝子とPAL遺伝子は葯のタペ-ト細胞において花粉の器官プランに重要な役割を果たしていることが明らかになった。