気孔開閉の分子機構をモデルとした受粉反応時の花粉吸水における膨圧調節機構の解明

以气孔开闭分子机制为模型阐明授粉反应过程中花粉吸水膨胀压调节机制

基本信息

批准号：
22KJ0158
负责人：
林真妃
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0158/
关键词：
花粉吸水イオン輸送アブラナ科

项目摘要

受粉時、花粉は雌しべ柱頭に存在する乳頭細胞から水を受け取り吸水する。花粉吸水は花粉管発芽と伸長に必須であるため、植物が受精を達成し、次世代を残すために重要である。乳頭細胞上に付着した花粉は種間不和合性や種内不和合性により、受精可能な花粉が選択されたのち吸水させる。吸水可能な花粉を乳頭細胞が認識する自他認識機構から、その下流で花粉吸水を誘導する乳頭細胞内のシグナル伝達は理解されつつあるが、未だどのように乳頭細胞内の水が花粉へと移行するのか、吸水がされない花粉ではどのように水の移行が止まるのか、といったシグナル伝達末端の理解は進んでいない。申請者は、植物細胞の膨圧制御が花粉吸水に関与すると仮説を立て、膨圧制御に重要なイオン輸送体が花粉吸水時に機能しているかを調べている。前年度に乳頭細胞で高発現するイオン輸送体をシロイヌナズナの発現データベースより選抜し、今年度ではその遺伝子破壊株の表現型解析から、種子形成が野生株と比較して低下する株を見出した。また、イオン輸送体開口、閉鎖化合物ライブラリーを用いて、自家不和合性を示すアブラナ(Brassica rapa)の雌しべ内への花粉管侵入の様子が変化する化合物スクリーニングを行った。現在ライブラリー70種の化合物の中から自家不和合性に変化を与える化合物を数点選抜した。シロイヌナズナのイオン輸送体候補の変異株の種子形成の変化が乳頭細胞側の花粉吸水に対する影響かを調べると共に、アブラナの自家不和合性に影響を与える化合物の標的探索を行うことで、アブラナ科の花粉吸水に機能する乳頭細胞のイオン輸送体を同定する。

在授粉期间，花粉从雌蕊污名中的乳头状细胞中接收水，并吸收水。花粉吸收对于花粉管的发芽和伸长至关重要，对于植物获得施肥和抛弃下一代至关重要。附着在乳头状细胞上的花粉会被种间性不兼容和种内不兼容吸收，然后选择受精花粉后，它被吸收。尽管乳头细胞内的信号传导，从而诱导自识别机制下游的花粉吸收，从而使乳头细胞识别可吸收水的花粉，但越来越了解，例如乳头细胞中的水如何转移到花粉中，以及如何在花粉中流量停止，而在花粉中如何吸收了尚未吸收的尚未进展。申请人假设控制植物细胞的呕吐压力涉及花粉吸收，并正在研究离子转运蛋白（对于控制呕吐压力，吸收花粉时功能很重要）是否重要。上一年，从拟南芥表达数据库中选择了在乳头状细胞中高度表达的离子转运蛋白，今年，我们发现与基因 - 脱离菌株的表型分析相比，与野生菌株相比，种子形成降低的菌株。此外，使用离子转运蛋白开口和封闭的化合物库，进行了化合物筛选，以更改花粉管进入甘蓝的雌蕊的外观。从当前库中的70种化合物中选择了几种改变自我兼容性的化合物。我们研究了拟南芥中候选离子转运蛋白突变菌株在乳头状细胞侧面的花粉吸收中的突变株的变化，以及通过靶向影响胸前自体不相容性的化合物，我们鉴定了乳腺癌中乳头状细胞中花粉吸收的乳头菌细胞中的离子转运蛋白。