植物の核膜の可塑性を支える仕組みとその生理学的意義

主として播種後１周間のシロイヌナズナの実生を用いた実験により、解析対象である２つのタンパク質KAKU4とCRWN1 (LINC1)が相互作用することや、いずれも核膜に局在し、核の形の維持に関与していることがこれまでにわかってきた。局在場所および核の形に影響を与えるという性質から、KAKU4とCRWN1は植物の核の裏打ち構造（核ラミナ）を形成していると予想される。ただ、KAKU4に関しては、変異体と野生型植物体との間で顕著な差が見られる表現型は核の形のみであり、植物体の成長に関しても変異体で顕著な異常は見いだされていなかった。そのため、KAKU4による核の形の維持の生理学的意義は不明であった。本年度は公開マイクロアレイのデータからKAKU4の発現が高いと考えられる花粉に着目した。まず、KAKU4プロモーターのGUSレポーターアッセイおよびKAKU4プロモーター下でKAKU4-EYFPまたはKAKU4-tRFPが発現している系統の蛍光顕微鏡観察を行った。その結果、KAKU4は成熟花粉において機能し、栄養核および精細胞核の核膜上に局在することが示唆された。次に、人工的に花粉発芽を誘導し、伸長した花粉管における核の配置について観察した。その結果、野生型の花粉ではほぼ全ての花粉管において栄養核が精細胞核よりも花粉管の先端側に位置していた。これに対し、変異体の花粉では半数の花粉管で野生型同様栄養核が花粉管先端側に位置していた一方、残りの半数では精細胞核が栄養核よりも花粉管先端側に位置していた。先行研究によって、野生型の花粉管伸長時には栄養核が先頭に立ち、その後を精細胞２つが付随するようにして花粉管内を移動することが報告されている。今回の結果から、その核の移動順序の制御をKAKU4が直接的あるいは間接的に担っていることが示唆された。

主として播種後１周間のシロイヌナズナの実生を用いた実験により、解析対象である２つのタンパク質KAKU4とCRWN1 (LINC1)が相互作用することや、いずれも核膜に局在し、核の形の維持に関与していることがこれまでにわかってきた。局在場所および核の形に影響を与えるという性質から、KAKU4とCRWN1は植物の核の裏打ち構造（核ラミナ）を形成していると予想される。ただ、KAKU4に関しては、変異体と野生型植物体との間で顕著な差が見られる表現型は核の形のみであり、植物体の成長に関しても変異体で顕著な異常は見いだされていなかった。そのため、KAKU4による核の形の維持の生理学的意義は不明であった。本年度は公開マイクロアレイのデータからKAKU4の発現が高いと考えられる花粉に着目した。まず、KAKU4プロモーターのGUSレポーターアッセイおよびKAKU4プロモーター下でKAKU4-EYFPまたはKAKU4-tRFPが発現している系統の蛍光顕微鏡観察を行った。その結果、KAKU4は成熟花粉において機能し、栄養核および精細胞核の核膜上に局在することが示唆された。次に、人工的に花粉発芽を誘導し、伸長した花粉管における核の配置について観察した。その結果、野生型の花粉ではほぼ全ての花粉管において栄養核が精細胞核よりも花粉管の先端側に位置していた。これに対し、変異体の花粉では半数の花粉管で野生型同様栄養核が花粉管先端側に位置していた一方、残りの半数では精細胞核が栄養核よりも花粉管先端側に位置していた。先行研究によって、野生型の花粉管伸長時には栄養核が先頭に立ち、その後を精細胞２つが付随するようにして花粉管内を移動することが報告されている。今回の結果から、その核の移動順序の制御をKAKU4が直接的あるいは間接的に担っていることが示唆された。