植物の気孔発達に関わる小胞形成因子の機能解析

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孔辺母細胞の細胞質分裂異常の原因遺伝子であるshabondama40はERからの小胞出芽に働くSec31のホモログ(ATSEC31A)である。細胞質分裂異常はアミノ酸置換アレルshabondama 40でのみ観察され、同遺伝子の破壊株では出現しない。この理由としてもう一つのホモログであるATSEC31との優劣関係がATSEC31B<SHABONDAMA40<ATSEC31Aとなっていることが推測された。そこでアミノ酸置換アレルと破壊アレルのF1の観察を行ったところアミノ酸アレルの表現型である細胞質分裂以上が見られた。このことより上記の優劣関係となっていることが遺伝学的に示された。ATSEC31A破壊株ではアミノ酸置換アレルとは別の表現型、花粉と葯の発育不全、花粉表層のエキシン構造の異常、葯壁の周囲の細胞であるタペート細胞中のタペトソームの形態が異常、であることが観察される。タペトソームは小胞体由来のオイルボディーが発達したオルガネラであるため、ATSEC31A遺伝子破壊によってERからの正常な発達が阻害されていると考えられた。そのためタペート細胞で特異的に発現するFBP1プロモーターを用いてATSEC31Aを発現させてみたところ、正常な花粉が回復した。このことより、花粉の正常な発達にタペート細胞(タペトソーム)におけるATSEC31Aの働きが必須であることが示された。これらの実験結果より、植物の発達に関わる小胞形成因子ATSEC31の機能の理解が深まった。