根からのシグナルが花粉発達を制御する仕組みを解明 (Signals from the Roots Control Pollen Development)

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2026-01-28 マックス・プランク研究所

マックス・プランク研究所(Max Planck Society)の研究チームは、植物の根から発せられるシグナルが、地上部で形成される花粉の発生を制御していることを明らかにし、その成果を発表した。研究では、モデル植物シロイヌナズナを用い、根が環境条件を感知すると、その情報が長距離シグナルとして茎や花へ伝達され、花粉発生の進行や成熟度を調節することが示された。特に、栄養状態やストレス条件に応答した根由来シグナルが、花粉形成に関わる遺伝子発現ネットワークを制御し、受精能力に直接影響することが判明した。これにより、花粉発生は花器官だけで完結する過程ではなく、植物全体の環境応答システムと密接に連動していることが示された。本成果は、植物の生殖戦略や環境適応の理解を深めるとともに、将来的な作物の生殖安定化や収量向上に資する知見を提供する。

<関連情報>

花粉の発達に機能的役割を果たすsiRNAの長距離輸送 Long-distance transport of siRNAs with functional roles in pollen development

Jiali Zhu,Juan Santos-González,Zhenxing Wang,Tinja Strothans,Thales Henrique Cherubino Ribeiro,Ai Zhang,Charles W. Melnyk,Blake C. Meyers & Claudia Köhler
Nature Plants  Published:28 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41477-026-02219-6

根からのシグナルが花粉発達を制御する仕組みを解明 (Signals from the Roots Control Pollen Development)

Abstract

Small interfering RNAs (siRNAs) play a crucial role in plant reproduction, yet their mobility and function remain incompletely understood. We report that a large proportion of siRNAs found in pollen of Capsella rubella relies on mobile siRNAs from maternal sporophytic tissues, highlighting the importance of non-cell-autonomous siRNAs in male gametophyte development. Unlike tapetal siRNAs, which guide DNA methylation and require CLASSY3 and DNA-dependent RNA polymerase IV (Pol IV) activity in the tapetum, we found that Pol IV-dependent mobile siRNAs (PMsiRNAs) mainly function post-transcriptionally and do not guide DNA methylation. Nevertheless, PMsiRNAs share key features with tapetal siRNAs, including Pol IV dependency, clustering and a size range of 21–24 nucleotides. Using a grafting approach, we show that sporophytic Pol IV-dependent siRNAs act as non-cell-autonomous mobile signals that trigger PMsiRNA formation through post-transcriptional gene silencing. This process parallels reproductive phased siRNA biogenesis, which is widespread across angiosperms but has been considered absent in Brassicaceae. Loss of PMsiRNAs causes pollen arrest, underscoring their essential role. Together, these findings highlight siRNAs as long-distance communication signals from maternal sporophytic tissues to the male gametophyte with critical functions in developmental regulation.

細胞遺伝子工学
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