アブラナ科植物の自家不和合反応におけるシグナル伝達経路の解明

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アブラナ科植物の自家受粉では、花粉由来のペプチドSP11が柱頭の乳頭細胞膜上にある受容体SRKに結合し、その下流で細胞内へのカルシウムイオン（Ca2+）流入を含む不和合反応が起こる。結果として花粉の発芽・伸長が阻害されるが、Ca2+流入から花粉の発芽阻害に至る経路はほとんど不明である。本年度は、Ca2+流入における膜脱分極経路の検証を目指し、不和合反応時のCa2+とpHの変化について解析を行った。SRKが発現している乳頭細胞プロトプラストの懸濁液にSP11を加えることで、不和合反応が誘起できる。昨年度までに、細胞内Ca2+濃度（[Ca2+]i）をYellow Cameleon 3.6、細胞内pH（pHi）をClopHensorで検出する[Ca2+]iとpHiの同時モニター系を確立した。本年度は、薬剤処理を通じて不和合反応における[Ca2+]i上昇とpHi低下のどちらが先に起こるかを調べた。非NMDA型グルタミン酸受容体のアンタゴニストであるDNQXを処理した結果、DNQXの濃度依存的に [Ca2+]iの上昇度合いが減少する傾向が見られたが、pHi低下はコントロール区の場合と同様に起こった。カルシウムチャネル阻害剤の塩化ランタン（LaCl3）やカルシウムキレート剤のBAPTAを処理した結果、[Ca2+]i上昇は完全に抑制されたが、pHi低下は通常通り引き起こされた。これらの結果から、自家不和合反応におけるpHi低下は[Ca2+]i上昇の上流で、あるいは独立経路で起こることが示唆された。自家不和合反応のpHi低下を抑制する薬剤は探索中である。pHの検出に使用したClopHensorは、塩化物イオン（Cl-）も検出可能である。画像を再解析した結果、自家不和合反応において[Ca2+]i上昇および細胞内pH低下と同じタイミングで細胞内Cl- 濃度も低下していることが見いだされた。