他種の花粉、排除する遺伝子 シロイヌナズナで発見

シロイヌナズナの雌しべが、マルコルミアの花粉(上のつぶつぶ)を受け入れる様子。花粉から雌しべの中へと花粉管が伸びている=藤井さん提供

 植物が他の種と交雑するのを防ぐ役割を持つ遺伝子を、東京大などの研究チームがアブラナ科植物のシロイヌナズナで見つけた。雌しべが他種の花粉を識別して排除するのに必要とみられる。種の独自性を保つために欠かせない仕組みだ。

 成果は科学誌ネイチャー・プランツに掲載された。シロイヌナズナは全ゲノムが解読され、遺伝的な背景がよく分かっている。東大農学生命科学研究科の藤井壮太助教らは、いくつかの系統のシロイヌナズナと他のアブラナ科植物との交雑試験を行った。シロイヌナズナの普通の系統は、別の種であるマルコルミア・リットレアの花粉を排除するのに、ある系統では排除せず、花粉から伸びる花粉管を雌しべが受け入れた。

 シロイヌナズナの第4染色体にある遺伝子が関係しているらしいことが分かり、普通のシロイヌナズナでこの遺伝子を壊したところ、マルコルミアの花粉を排除しなくなった。この遺伝子がつくるたんぱく質が、雌しべの先端で何らかの信号を受け止め、花粉の識別に関わっていると考えられるという。

 多くの植物には、同じ種でも自株の花粉を排除し、他株の花粉は受け入れる自家不和合性という性質がある。チームによると、今回の遺伝子の働きは自家不和合性とは異なるという。

 チームはこの遺伝子をSPRI1と名付けた。シロイヌナズナやマルコルミアだけでなく、アブラナ科の多くで花粉識別に働いていることも判明。さらにアブラナ科以外の植物にも似た遺伝子はあるといい、今後、同じ機能を備えているのか調べる方針だ。

 雑種が生じるのを防ぐ植物の「種の壁」としては、雌しべが花粉を受け入れるために胚珠(はいしゅ)から出す花粉管を導く物質の作用などが知られていたが、SPRI1の働きはこれとも異なるという。藤井さんは「新たな仕組みが見つかったことで、種間交雑を可能にするための工夫をさらに広げられるのではないか」と話す。論文は(https://www.nature.com/articles/s41477-019-0444-6)で読める。(米山正寛)

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