植物ステロイドホルモンの謎解明~ブラシノステロイドが花粉管ガイダンスを向上する~

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2025-06-20 東京大学

東京大学らの研究グループは、植物ステロイドホルモンの一種であるブラシノステロイド(BRs)が、花粉管ガイダンス—雌蕊の胚珠への伸長誘導—を向上させることを発見しました。シロイヌナズナの実験では、BRsの添加により花粉管が胚珠から分泌されるガイダンス物質に対し、より正確に反応するようになり、ガイダンス率が有意に向上しました。また、雄性(花粉)だけでなく雌性(胚珠)側でもBRs依存的な遺伝子発現制御が確認され、BRsの生殖=男女双方におけるガイダンス協調作用が示唆されます。BRsが花粉管ガイダンスに果たす生理学的役割を初めて示した本成果は、植物生殖の研究や育種技術の発展に大きく貢献すると期待されます。成果は『Cell Reports』誌に掲載されました。

植物ステロイドホルモンの謎解明~ブラシノステロイドが花粉管ガイダンスを向上する~
植物ステロイドホルモンによる花粉管ガイダンスの向上

<関連情報>

雄性生殖組織と雌性生殖組織における遺伝子発現の協調による花粉管誘導の促進 Brassinosteroids promote pollen tube guidance by coordinating gene expression in male and female reproductive tissues

Kumi Matsuura-Tokita∙ Takamasa Suzuki ∙ Yusuke Kimata ∙ … ∙ Hitoshi Sakakibara, ∙ Akihiko Nakano ∙ Tetsuya Higashiyama
Cell Reports  Published:June 19, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115815

Highlights

  • Reproductive tissues of male and female Arabidopsis thaliana contain BL/CS
  • BL promotes transcription of genes involved in pollen tube capacitation and guidance
  • BL biosynthesis in pollen tubes and pistils is crucial for guidance
  • Our study suggests steroid hormones have evolutionarily conserved roles in reproduction

Summary

Hormones play an essential role in the survival and maintenance of homeostasis. Steroid hormones are structurally and evolutionarily conserved across animals, insects, and plants. Brassinosteroids (BRs) are plant steroid hormones originally isolated from pollen grains. However, the molecular roles of BRs in plant reproduction remain unclear. Here, we show that biologically active BRs, brassinolide (BL) and castasterone (CS), are detected in pistils and accumulate in the pollen grains of Arabidopsis thaliana. In vitro incubation with BL promotes pollen tube capacitation and attraction to ovules. Furthermore, BL treatment elevates the expression of various reproductive genes in pollen tubes and ovules. Additionally, mutant ovules defective in BRI1 signaling show decreased guidance rates and abnormal development of the filiform apparatus in synergid cells. Overall, this study characterizes the molecular functions of both BL and CS in promoting pollen tube guidance by regulating gene expression in male and female reproductive tissues.

生物化学工学
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