花粉の自律的なde novo極性決定機構の解明

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花粉は被子植物のオスの配偶体である。花粉の発生過程では、小胞子と呼ばれる1細胞が不等分裂し、大きな栄養細胞が小さな雄原細胞(精細胞の前駆細胞)を包んだ状態となる。このように花粉の発生では、1細胞から栄養細胞と雄原細胞という、機能も運命も全く異なる2つの細胞が作られる。しかし、その発生過程については未だ不明な点が多い。研究が進んでいない原因の一つとして、従来の観察や研究手法では詳細な解析が困難であったことが挙げられる。本研究では、申請者独自の花粉の観察手法を用い、花粉の発生過程の詳細な解析を行った。本年度は蛍光タンパク質の配列を含むプラスミドを構築し、形質転換体の作製、またはボンバードメント法を用いた一過的な遺伝子導入により、花粉の細胞内構造や細胞内器官、極性などを可視化した。可視化した花粉の発生過程の観察には、共焦点顕微鏡を用いた。その結果、花粉発生過程における細胞内構造や、極性形成の過程を明らかにすることができた。また、花粉の発生を妨げる阻害剤を添加し、各器官の働きや分裂などのイベントに与える影響を調査した。さらに、花粉の発生過程における各イベントに影響を与える遺伝子を発現するプラスミドも構築し、花粉発生に与える影響を調査した。取得した画像を定量的に解析することで、導入または添加した要素が、細胞分裂や運命決定に与える影響やタイミング、順序、必要性などの一部を明らかにすることができた。得られた成果の一部は学会、および和文総説にて発表した。