花粉が精子を包み込む仕組みを解明(Scientists Uncover How Pollen “Hug” Their Sperms for Successful Double Fertilization)

ad

2025-08-26 中国科学院(CAS)

中国科学院遺伝発育生物学研究所の楊維才教授・李紅菊教授らのチームが、被子植物がどのように精細胞を卵細胞へ確実に届けるのかという長年の謎を解明した。動物の精子は自力で泳ぐが、植物の精子は運動性を持たず、花粉管内を「雄性生殖単位(MGU)」として輸送される。この研究では、HUG1とHUG2という2種類のモータータンパク質が微小管ケージを形成し、精細胞と随伴核を抱える「キネシンケージ」として機能することを発見。これにより精細胞は花粉発生過程で随伴核と連結され、花粉管を通じて胚のうまで運ばれ二重受精が成立する。HUGタンパク質が欠失すると精細胞は取り残され、完全不稔になることも確認された。研究は40年来の謎を解明しただけでなく、環境ストレス下での受精不全の理解や農作物の種子生産・改良への応用が期待される。さらに、動物で失われたダイニンモーターを補う形で進化した植物特有のキネシン機構の重要性も明らかにした。

<関連情報>

キネシンはシロイヌナズナにおける精子輸送のための雄性生殖単位の組み立てを制御する Kinesins control male germ unit assembly for sperm delivery in Arabidopsis

Shu Chang,Iftikhar Ali,Peng-Min Zhou,Haisu Cheng,Xin Liang,Hua-Mao Wu,Dong-Qiao Shi,Hong-Ju Li & Wei-Cai Yang
Nature Plants  Published:18 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41477-025-02084-9

花粉が精子を包み込む仕組みを解明(Scientists Uncover How Pollen “Hug” Their Sperms for Successful Double Fertilization)

Abstract

Unlike flagellated sperm in animals, which use molecular motors for motility, immotile sperm cells of angiosperms rely on cytoplasmic transport within pollen tubes to reach female gametes for fertilization. However, the mechanism underlying sperm cell transport in angiosperms remains unknown. Since the 1970s it has been observed that the two sperm cells, or their progenitor generative cell, are transported together with the pollen vegetative nucleus as part of an aggregated structure called the male germ unit, which forms within the pollen cytoplasm. Here, using super-resolution and live-cell imaging, we show that two kinesins, HUG1 and HUG2, form a kinesin cage encasing a microtubule cage around the generative cell or sperm cells and vegetative nucleus, tethering them into a single unit during Arabidopsis pollen development. Loss of HUG proteins disrupts male germ unit organization, leading to failed sperm delivery and complete plant sterility. These findings uncover the genetic and cellular basis of male germ unit organization and highlight its essential role in sperm transport for plant fertilization.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました