名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の植田美那子特任講師、東山哲也教授、奈良先端科学技術大学院大学の梅田正明教授、ゲント大学のlve De Smet教授、フライブルグ大学のThomas Laux教授らの研究グループは、植物では父親と母親に由来する因子が協力することで、子供を適切な形に成長させていることを世界で初めて明らかにした。

受精の際に父親の精細胞から受精卵に持ち込まれた因子が、受精卵の中の特定のタンパク質の働きを活性化することを発見した。このタンパク質が、母親の卵細胞から受け継いだ因子と協力することで、子供を適切な形に成長させることが分かった。

植物でも、父親が作った精細胞と母親が作った卵細胞が受精することで、受精卵が生じる。よって受精卵には、精細胞と卵細胞がそれぞれ持っていた遺伝子やタンパク質が混ざり合うことになる。

受精によって子供の種子には父母の因子が混ざり合う状態になる

受精卵の周囲にある栄養組織も受精によって作られるのだが、そこには「父母の軋轢」と呼ばれる現象によって父母の因子が対立する仕組みがある。

種子内にある栄養組織と受精卵のそれぞれの父母因子は対立しあう

元のめしべから複数の種子が作られる植物の場合、母親にとっては自分のめしべから作られる種子はすべて自分の子供となる。一方、一つのめしべに複数の花粉がつくので、父親にとっては同じめしべで作られた種子の中でも、自分の花粉に由来するものだけが自分の子供となる。なので、母親はすべての子供に栄養を均等に振り分けようとする一方で、父親は自分の子供だけに栄養を集中させようとするため、対立が生じるのだ。だが子ども自身である受精卵でも同じように父母の因子が対立するのか、あるいは協力して子供の成長を助けるのかはわかっていなかった。

今回研究グループは、父親と母親のそれぞれから受精卵に持ち込まれた因子が協力することで、WOV8というタンパク質を作り、そしてそのタンパク質が植物の正常な形づくりに必要な受精卵の非対称な分裂と、肺の適切な成長を助けていることを発見した。

父母に由来する因子が協力する仕組みが今回明らかになった

つまり、「父母の軋轢」と異なる「父母の協力」を示したこととなる。今後研究が進めば、父母が子供の成長を制御する戦略についてより深く理解できると考えられ、父母因子が適合しない異種間での雑種植物の作出などへの貢献も期待される。

この研究成果はGenes＆Developmentのオンライン版で公開されており、論文名は「Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote」。