植物の生殖器官における新規ペルオキシソーム機能の解明

平成23年度に確立したin vitroおよびin vivoの花粉管伸長解析系により、ペルオキシソームの欠損変異体は人工的な花粉発芽培地では正常に花粉管伸長を示すものの、in vivoの条件においては花粉管伸長が著しく抑制されることを見出した。電子顕微鏡観察により、花粉粒において脂質を蓄積するリピッドボディを多数認めた。また、公開マイクロアレイデータより、花粉における脂肪酸代謝系の上昇を確認すると共に、ペルオキシソーム局在の脂肪酸代謝関連遺伝子KAT2プロモーターGUS解析によって成熟花粉および花粉伸長時にKAT2遺伝子が発現上昇することを明らかにした。すなわち、花粉管伸長時には、ペルオキシソームが脂肪酸代謝経路によって貯蔵脂肪をエネルギー源であるショ糖に変換し、伸長の駆動力および細胞壁の元となる炭素源を供給すると考えられる。なお、人工培地と柱頭における花粉伸長能力の違いは、apem9-2花粉以外のペルオキシソーム欠損変異体でも観察されている。このことから、apem9-2変異体の花粉に観察される花粉管伸長不全はAPEM9遺伝子特異的な機能によるものではないことが明らかとなり、ペルオキシソームの脂肪酸代謝機能が花粉の稔性に重要であることが示された。一方、今回の解析の中で、脂肪酸代謝の欠損だけでは説明のできない現象も観察されている。ペルオキシソームでは植物ホルモンや活性酸素種、窒素酸化物が合成され、いずれの物質も生殖過程において重要なシグナル物質である。現在、活性酸素種の局所的な発生や、活性酸素種の局在のモニターを可能にする系が構築されつつあり、今後は、この技術をapem9-2変異体の解析に応用して解析を進め、生殖過程における薪たなペルオキシソーム機能の解明を進めていきたいと考えている。

平成23年度に確立したin vitroおよびin vivoの花粉管伸長解析系により、ペルオキシソームの欠損変異体は人工的な花粉発芽培地では正常に花粉管伸長を示すものの、in vivoの条件においては花粉管伸長が著しく抑制されることを見出した。電子顕微鏡観察により、花粉粒において脂質を蓄積するリピッドボディを多数認めた。また、公開マイクロアレイデータより、花粉における脂肪酸代謝系の上昇を確認すると共に、ペルオキシソーム局在の脂肪酸代謝関連遺伝子KAT2プロモーターGUS解析によって成熟花粉および花粉伸長時にKAT2遺伝子が発現上昇することを明らかにした。すなわち、花粉管伸長時には、ペルオキシソームが脂肪酸代謝経路によって貯蔵脂肪をエネルギー源であるショ糖に変換し、伸長の駆動力および細胞壁の元となる炭素源を供給すると考えられる。なお、人工培地と柱頭における花粉伸長能力の違いは、apem9-2花粉以外のペルオキシソーム欠損変異体でも観察されている。このことから、apem9-2変異体の花粉に観察される花粉管伸長不全はAPEM9遺伝子特異的な機能によるものではないことが明らかとなり、ペルオキシソームの脂肪酸代謝機能が花粉の稔性に重要であることが示された。一方、今回の解析の中で、脂肪酸代謝の欠損だけでは説明のできない現象も観察されている。ペルオキシソームでは植物ホルモンや活性酸素種、窒素酸化物が合成され、いずれの物質も生殖過程において重要なシグナル物質である。現在、活性酸素種の局所的な発生や、活性酸素種の局在のモニターを可能にする系が構築されつつあり、今後は、この技術をapem9-2変異体の解析に応用して解析を進め、生殖過程における薪たなペルオキシソーム機能の解明を進めていきたいと考えている。