ミトコンドリア・ダイナミクスの制御による雄性不稔植物作出技術の開発

通过控制线粒体动力学开发雄性不育植物生产技术

• 批准号: 08J04574
• 负责人: 山岡 尚平
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J04574/
• 关键词: ミトコンドリア; 花粉; 胚発生; 配偶子形成; 雄性不稔

本研究では、Miroによるミトコンドリア・ダイナミクス制御の分子機構と、植物の発生における役割を明らかにすることで、その分子機構を利用した雄性不稔性操作の技術開発を試みることを目的とする。本年度の成果として、1)昨年度までに作出した卵細胞および初期胚細胞のミトコンドリアをGFPにより可視化した形質転換植物について、二光子レーザー顕微鏡による解析を行った。その結果、miro1変異株の卵細胞・初期胚細胞ではミトコンドリアの異常な肥大化が生じていた。このとき卵細胞の形成、接合子の細胞伸張と不等分裂はほぼ正常であったが、生じた二細胞期胚の頂端細胞におけるミトコンドリアの個数が著しく減少していた。これによりその後の細胞分裂が抑制され、胚発生が極めて初期に停止することが示唆された。本研究は卵細胞および初期胚のミトコンドリア・ダイナミクスに寄与する分子を明らかにした最初の例である。2)MIRO1の作用機序解明のため、MIRO1に2つあるGTPaseドメインの機能解析を行った。ドメインのセリン残基をアスパラギン残基に置換し、得られた変異型MIRO1をタバコ葉肉細胞において過剰発現させ、ミトコンドリアの形態・細胞内分布に対する活性を野生型タンパク質(WT)と比較した。その結果、町はミトコンドリアを強く凝集させたのに対し、S443Nでは凝集の頻度が減少し、S31Nでは野生型ミトコンドリアの数が増え、S31NS443Nではほぼ凝集が見られなくなった。このことから、i)MIRO1はGTPaseドメインの活性によりミトコンドリアの細胞内分布を制御している、ii)2つのGTPaseドメインは機能的に異なっており、N末端側が主にミトコンドリアを凝集させる方向に働く、ということが明らかとなった。今後このミトコンドリア凝集の生じる過程を解析することで,MIRO1の作用機序が明らかになると期待される。

This study で は, Miro に よ る ミ ト コ ン ド リ ア · ダ イ ナ ミ ク ス suppression の molecular と, plant の 発 raw に お け る "を cut Ming ら か に す る こ と で, そ の molecular institutions を using し た male sterility の technology open operation 発 を try み る こ と を purpose と す る. の achievement this year と し て, 1) yesterday, the annual ま で に make し た egg お よ び early embryonic cells の ミ ト コ ン ド リ ア を GFP に よ り visualization し た form quality planning in plant に つ い て, two photon レ ー ザ ー 顕 micromirror に よ る parsing line を っ た. Youdaoplaceholder0 <s:1> result, miro1 variant strain <s:1> oocyte · early embryonic cell で で トコ トコ ドリア ドリア <s:1> abnormal な hypertrophic が growth じて じて た た た こ の と き egg の formation, zygote の range cell stretching と split は ほ ぼ normal で あ っ た が, raw じ た 2 cell stage embryos の apical cell に お け る ミ ト コ ン ド リ ア の number が the し く reduce し て い た. こ れ に よ り そ の の after cell division が inhibit さ れ, embryo 発 raw が め て に early stop す る こ と が in stopping さ れ た. This study は egg お よ び early embryo の ミ ト コ ン ド リ ア · ダ イ ナ ミ ク ス に send す る molecular を Ming ら か に し た の patients initially で あ る. 2) Explanation of the mechanism of action of MIRO1 ドメ ため, MIRO1に2 ある あるGTPaseドメ ドメ <s:1> function analysis を line った. ド メ イ ン の セ リ ン residues を ア ス パ ラ ギ ン residues に replacement し, too ら れ た - alien MIRO1 を タ バ コ mesophyll cells に お い て before turning 発 now さ せ, ミ ト コ ン ド リ ア の morphology, cell distribution に す seaborne る active を wild-type タ ン パ ク mass (WT) と compare し た. そ の results, town は ミ ト コ ン ド リ ア を strong く agglutination さ せ た の に し, seaborne S443N で は agglutination の frequency が reducing し, S31N で は wild-type ミ ト コ ン ド リ ア の number が raised え, S31NS443N で は ほ ぼ agglutination が see ら れ な く な っ た. こ の こ と か ら, I) MIRO1 は GTPase ド メ イ ン の active に よ り ミ ト コ ン ド リ ア の intracellular distribution を suppression し て い る, ii) 2 つ の GTPase ド メ イ ン は functionary に different な っ て お り, N terminal side が main に ミ ト コ ン ド リ ア を agglutination さ せ る direction に 働 く, と い う こ と が Ming ら か と な っ た. Future こ の ミ ト コ ン ド リ ア agglutination の raw じ る process analytical す を る こ と で, MIRO1 の function machine sequence が Ming ら か に な る と expect さ れ る.

项目成果

MIRO GTPaseによるミトコンドリア・ダイナミクスの制御と植物における役割

MIRO GTPase 对线粒体动力学的调节及其在植物中的作用

• 发表时间: 2009
• 作者: Shohei Yamaoka;他4名;山岡尚平
• 通讯作者: 山岡尚平

IMIRO1は花粉管伸張と胚発生におけるミトコンドリアの形態と分配の制御に関わる

IMIRO1 参与控制花粉管伸长和胚胎发育过程中的线粒体形态和分布

• 发表时间: 2010
• 作者: 山岡尚平;他4名
• 通讯作者: 他4名

MIRO1, an Arabidopsis Miro GTPase, influences mitochondrial morphology during pollen tube growth and early embryogenesis.

MIRO1 是一种拟南芥 Miro GTP 酶，可影响花粉管生长和早期胚胎发生过程中的线粒体形态。

• 发表时间: 2010
• 作者: Shohei Yamaoka;他4名
• 通讯作者: 他4名

高等植物ミトコンドリアのダイナミクスとその特質

高等植物线粒体的动力学和特征

• 发表时间: 2010
• 期刊: 細胞工学
• 作者: 有村慎一、山岡尚平;他2名
• 通讯作者: 他2名

シロイヌナズナの Miro GTPaseであるMIRO1は胚発生におけるミトコンドリアの形態と分配の制御に必要である

MIRO1 是一种拟南芥 Miro GTP 酶，是胚胎发育过程中控制线粒体形态和分配所必需的

• 发表时间: 2010
• 作者: 山岡尚平;他3名
• 通讯作者: 他3名