遺伝子組 換え 使わ い簡便 花粉管 遺伝子制御法 開発
～育種や農業 応用 期待～
ント
植物生理 解析や新 い育種技術開発 遺伝子組 換え 頼 い簡便 解 析法や遺伝子 操作法 求 い
化 地 添 花粉管内 遺伝子 働 抑え 発
見 狙 遺伝子 異 効 確
遺伝子組 換え 使わ い植物 遺伝子制御法 育種 農業 応用 期待 課題達成型 礎研究 一環 戦略的創造研究推進 業 Ａ 型研 究 東山 ホロ ロ ト 研究総括：東山 哲也 大学 ト ン テ 生 子研究所 教授 水多 陽子 研究員 大学 大学 院理学研究科 植物 花粉管
注
試薬 与え 特定 遺伝子 働 抑え 発見
被子植物 先端 花粉 付着 粉 花粉 花粉管
管 伸び 精 行わ 種子 作 花粉管 正常 伸び
い う 遺伝子 働 必要 全容 明 い
解析方法 突然変異体や遺伝子組 換え
注
用い 中心 あ 時間 手間 必
要 農業 遺伝子組 換え 用い 収 増 育種目
標 達成 新 い技術 開発 望 い
研究 遺伝子 働 阻害 ホ ホロチ ト化
注
ンチ ン Ａ
注
化 いう試薬 含 地 花粉 一緒 養 花粉
管 遺伝子 制御 方法 開発 花粉 物質 込 や い性質 生
最適 条件 養 花粉 化 自然 込 結 狙
遺伝子 働 抑え 実際 花粉管 伸長 制御 確 後 特定 遺伝子 働 制御 植物 精 組 解明 役立 期待
将来 化 与え 花粉 化 込
花粉管 伸長 妨 遺伝子 働 抑え 精 成 遺伝 子組 換え 必要 い植物 交雑育種
注
や農業 応用 期待
本研究成 英国 科学 ａ ａ ン ン速報版
近日中 公開
本成 以 業 研究 ロ ト 得
戦略的創造研究推進 業 Ａ 型研究
研究 ロ ト ： 東山 ホロ ロ ト
研 究 総 括：東山 哲也 大学 ト ン テ 生 子研究所 教授 研 究 期 間： 成 ～ 成
多細胞生物 細胞 種々 子 細胞 情報 や 自身 振
舞い 決定 生物 バ ン 組 ホロ ュ ョン 全容解明
向 多 解析技術 創出 目指
＜研究 背景 経緯＞
被子植物 花粉 付着 粉 花粉 花粉管 管 発
芽 内部 伸長 伸長 花粉管 生殖細胞 胚珠 到達 精 行
わ 種子 作 種子 実 花粉管 正常 発芽
胚珠 順調 伸び い 必要 あ 花粉管 伸び い
う 遺伝子 必要 全容 明 い 農業
新 い 用 品種 作 種 品種間 交雑 行わ
あ 一部 組 合わ 花粉管 正常 伸び 種子 得 い 交雑時 問題
数多 知 い 問題 対 知見 得 い理由 花
粉管伸長 関わ 遺伝子 調 方法 突然変異体や遺伝子組 換え体 用い 解析 中心 あ 研究 手間 時間 い 点 挙 え 農作物 対
遺伝子組 換え体 利用 困難 あ いう側面 あ
ンチ ン Ａ ンチ ン 遺伝子 Ａ 相補的 配
列
注
持 細胞内 込 後 標的 Ａ 結合 遺伝子 働
阻害 ンチ ン 細胞 異物 あ 本来 込
後 細胞内 解 い ンチ ン ホ ホロチ
ト化 化 細胞内 解 遺伝子 働 的 阻害
う 花粉 び花粉管 吸水 発芽 伸長
物質 込 や い いう性質 あ 性質 利用 化
ンチ ン 化 花粉 込 遺伝子 働 抑え 方法
い 報告 化 込 用い 試薬自体 毒性
あ や 試薬 高価 手順 煩雑 あ 応用範 種 異 簡便 毒性 植物 応用可能 効 的 方法 求 い
＜研究 内容＞
記 問題点 解決 水多研究員 大学 大学院理学研究科 化 簡便 花粉管内遺伝子 発現制御法 確立 目標 実験 行い 実験
材料 間 通 花粉管 研究 可能 花粉 大 採 科
ロ 用い
ロ 花粉管 化 用い 報告 花粉管
伸長 適 養条件や 化 適 濃度 検討 行い 条件検討 結
化 適 濃度 ～ μ ロ
注
あ μ
以 花粉管 悪影響 及ぼ 結 ロ
花粉管 化 用い 際 最適 濃度範 明
過程 報告 簡便 化 込 方法 見い
ソ ン脂質 膜 胞 内部 化
包 込 細胞 込 方法 ョン 用い い
ョン 用い 試薬 高価 あ 高濃度 ョン試
薬 細胞 毒性 持 知 い 対 本研究 最適 濃度
化 え 地 花粉 養 ョン 用い ロ
花粉 化 込 遺伝子 働 阻害 成
い 花粉管 発芽 伸長 要 あ 報告 い Ａ Ａ
遺伝子 化 作製 う 効 得 調査
報告 Ａ 遺伝子 働 阻害 花粉管 発芽 直後 先端 破裂
う 知 い 化 Ａ 遺伝子 働 阻害
場合 花粉管 発芽や先端 形態 影響 生 予想 Ａ 遺伝
子 対 化 地 添 花粉 地 散布 花粉管 発芽
影響 い 花粉管 長 顕著 短 花粉管
ぶや 正常 花粉管 見 い う 形態 変化 観察
花粉管 先端 正常 伸長 考え
後 遺伝子 働 阻害 う 確 新 ａ 遺伝
子 び 遺伝子 い 化 作製 様 実験 行い ａ
遺伝子 花粉管内 ロ
注
物質 合成 遺伝子 ａ 遺伝子 働 抑え ロ 作 栓状 構造物 ロ 栓
注
作
花粉管 伸長 影響 知 い ａ 遺伝子 対 化
用い 花粉 発芽 影響 い 花粉管内 ロ 栓 数 大
減少 花粉管 短 明 一方
花粉管 先端 形状 維持 花粉管 伸長 い 要 遺伝子 遺伝子 対 化 用い 花粉管 蛇行 先端 波打 形 態変化 観察
次 化 う 遺伝子 働 抑え
調 化 狙 遺伝子 Ａ 質 減少 い
調査 結 Ａ 遺伝子 Ａ 減少 い
ａ 遺伝子 遺伝子 Ａ 減少 い
人 的 遺伝子 発現 花粉管 化 用い 遺伝子 働
抑え 場合 遺伝子 Ａ 質 減少 い
確 化 Ａ 質 発現 抑え
効 あ 効 遺伝子 異 示
＜ 後 展開＞
開発 化 阻害方法 用い 遺伝子組 換え技術 頼
ロ 花粉管 発芽 び伸長 必要 遺伝子 働 狙 抑制 方法
確立 東山 ホロ ロ ト 植物 生殖過程 い
花粉管 伸び 行 際 物質 や 植物 精 関 研究 展開
い 回開発 方法 精 花粉管 役割 研究 一層
速 期待
地 散布 花粉管 中 正常 進 花粉管
出 後 化 出会う 働 阻害
発見 世界初 あ 後 花粉管 発芽 伸長 必要 遺伝子
花粉管 物質 や 必要 遺伝子 阻害 精過程
花粉管 細胞 細胞 間 ュ ョン 研究 進 期待
被子植物 花粉 多 吸水 発芽 化
遺伝子発現 制御方法 ロ 植物 花粉管 応用
花粉管 伸長 問題 あ 交雑 植物 士 花粉管 伸長 妨 遺伝子 働 抑え 精 成 遺伝子組
換え 用い 新 い農作物 作 可能 礎研究 い
遺伝子組 換え体 作 必要 い 研究 所要時間 大幅 削減 期待 遺伝子組 換え実験 行う設備 い場所 実験 可能
＜参考 ＞
ロ 花 内部 模式
： ロ 花 模式 右： ロ 内部 模式
部 花粉 付着 粉 後 花粉管 発芽 内部 伸
長 い 花粉管 内 胚珠 到達 精 成 種子
化 用い 花粉内 遺伝子発現阻害 原理
ロ 花粉 乾燥 い 花粉 地 散布 吸水 花粉管
発芽 際 添 化 水 花粉 中 込
込 化 狙 遺伝子 Ａ 結合 働 抑え 花
粉発芽や花粉管伸長 阻害 考え
従来 方法 回 方法 比較
花粉 化 込 従来 ョン 行 化
地 え 方法 用い い 一方 回 方法 化
地 え 効 得
化 花粉管 形態変化
化 含 い 地 び 遺伝子 対 化 え 地
伸長 花粉管 写真 化 含 い 地 花粉管 伸長
い 対 Ａ 遺伝子 化 え 地 花粉管 ぶや
観察 ａ 遺伝子 化 短い花粉管 遺伝
子 化 蛇行 先端 波打 い 花粉管 観察 化 標
的 遺伝子 花粉管 形態 異 バ
．
花粉管 長 影響 遺伝子 対 化 阻害効
白 化 含 い 地 用い 場合 花粉管 長 ントロ 灰色 Ａ 遺伝子 び ａ 遺伝子 各 化 含 地 用い 場合 花粉管
長 示 ントロ 比 化 え 場合 花粉管 長 顕
著 短 い
ａ 遺伝子 対 化 用い 際 ロ 栓 数 白 示 化 含 い 地用い 場合 ントロ 対 灰色 示
ａ 遺伝子 化 用い 場合 花粉管内 ロ 栓 数 減少
い ａ 遺伝子 働 抑え ロ
合成 抑え ロ 栓 数 減少 考え
出 花粉管 対 化 効
出 花粉管 化 含 い 地 養
花粉管 伸び い 一方 右 Ａ 遺伝子 対
化 え 地 出 花粉管 養
写真 比 右 写真 花粉管 先端 膨 先端 破裂 い
観察 バ ．
＜用語解説＞ 注 花粉管
被子植物 花粉 粉 後 花粉内 精細胞 生殖細胞 胚珠 花粉 長い管状 細胞 伸び い 花粉管 び
花粉管 深部 あ 胚珠 伸び 精 起 種子 形成 種
子 花粉管 正常 発芽 伸長 必要
注 遺伝子組 換え
遺伝子操作 行い 新 遺伝子 入 発現 生物 持 い 遺伝子 発現 促進 抑制 遺伝子組 換え び 遺伝子 組 換え 新 形質 付与 植物 遺伝子組 換え植物 び
研究目的 遺伝子組 換え植物 栽 場合 所定 手 や 定 栽 環境 必要
注 ホ ホロチ ト化 化 硫黄化
通常 人 合成 Ａ 塩 間 ン酸 ホ ホ テ 結合
い 対 ホ ホロチ ト結合 い 化 Ａ び
注 ンチ ン Ａ
あ 遺伝子 Ａ 転写 Ａ 質 翻訳
遺伝子 情報 細胞 伝え 標的 遺伝子 Ａ 対 結合 配列 相補的配列 持 う 人 合成 Ａ ンチ ン
Ａ ンチ ン
注 交雑育種
人 的 植物や動物 掛 合わ 新 い雑種 作 交雑育種 び
種 持 別々 長所 個体 合わ 農業
盛 行わ 例 キ ベ 掛 合わ 交雑
タ 作 出 い 一方 品種間 交雑 あ 特定 遺伝子 妨
害 雑種 作 い 交雑 妨 遺伝子 あ 知
い
注 相補的 配列
通常 Ａ Ａ 種類 塩 構成 い 対
Ａ Ａ 種類 塩 構成 い Ａ Ａ
結合 場合 Ａ 結合 いう決 あ 性質 利用
狙 遺伝子 Ａ 完全 結合 う 配列 持 い 相補的 配列
持 Ａ ンチ ン Ａ 実験 利用
い
注 μ ロ
濃度 表 方式 濃度 ト 溶液中 何 ロ
ロ 万 物質 溶 い 表
注 ロ ロ 栓
ロ 植物 合成 多糖類 一種 ロ 栓 花粉管内 観察 栓 う 構造物 花粉管 細胞 内側 ロ 物質 蓄積 形成
ロ 栓 花粉管 伸長 伴 定期的 形成 花粉管 伸長
正常 精 行う 要 役割 い 考え い
＜論文タ ト ＞
AＳ図ＮＸＪＳＸＪ ざＪＳＪ ＮＳＭＮＧＮ図ＮＴＳ Ｇと ＵＭＴＸＵＭＴＷＴ図ＭＮＴＦ図Ｊ ＦＳ図ＮＸＪＳＸＪ ＴせＮざＴＳつ続せＪＴ図ＮＩＪ ＮＳ Arabidopsis ＵＴせせＪＳ 図つＧＪＸ
ロ 花粉管 ホ ホロチ ト化 ンチ ン 用い 遺
伝子発現阻害
