研究成果 2010/11/05
植物の多くは、虫や風によって運ばれた花粉の中から、自分や近縁の花粉を識別して排除し、種の維持に好ましくない近親交配を防ぐ自家不和合性と呼ばれる仕組みを発達させています。種の遺伝的な多様性を保つための重要な仕組みでもありますが、機構の詳細についてはまだ未解明な点が多くあります。
本学バイオサイエンス研究科細胞間情報学講座の久保健一研究員、円谷徹之研究員、高山誠司教授らは、米国ペンシルバニア州立大学のTeh-hui Kao教授らとの共同研究において、ナス科植物のペチュニアが、動物の免疫系によく似た多種類のタンパク質を動員する形の非自己認識システムを利用して近親交配を回避していることを、世界で初めて明らかにしました。植物の進化の道筋を知るうえで貴重な発見であるとともに、受粉のコントロールにより有用な植物の生産に役立つなど応用面でも期待されています。
これまでの研究により、アブラナ科やケシ科などの植物では、雌しべに届いた花粉が自己の遺伝情報によるタンパク質を持っているかどうかを認識する独自の仕組みを進化させていることがわかってきました。一方、ナス科やバラ科などの植物では、雌しべがS-RNaseという毒性タンパク質を持ち、それが遺伝情報を伝達する分子を分解していることが古くから知られてきましたが、どの様にして自己と非自己の花粉を識別しているのか詳しい仕組みは判っていませんでした。
今回同研究グループは、ガーデニングでもなじみが深いナス科植物のペチュニアから、花粉側で機能する遺伝子を徹底的に探索しました。その結果、ナス科の花粉は、雌しべのS-RNaseの分解能を失くす解毒に関わるタンパク質（SLF）を多数作っていることが明らかになりました。さらに、一つ一つのSLFは、何種類かの非自己のS-RNaseを認識するが、これらが多数集まることで全ての非自己のS-RNaseを認識して解毒できることが明らかになりました。
今回の研究により、ナス科の植物が近親交配を回避し、種の遺伝的多様性を維持するための機構として、動物の免疫系のように多種類のタンパク質を用いて非自己を認識するシステムを進化させていることが明らかになりました。病原菌などの非自己の細胞を認識する仕組みは生物に広く存在しますが、本研究は、この様な認識機構をどの様に進化させてきたのかという大きな謎の解明にもつながることが期待されます。本成果は、米科学誌Science（11月5日号）に掲載されました。
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