受精前の胚珠へ栄養を無制限に流し込む必要はありません。2025年の Current Biology 研究は、胚珠chalazal endのphloem末端にcalloseで閉じたgateがあり、central cell fertilization後にcalloseが分解されることで栄養輸送が始まる仕組みを示しました。
未受精ではcalloseがgateを閉じる
成熟した未受精ovuleではphloem end周辺にcalloseが蓄積し、funiculusからseed側へのtransportが制限されています。central cell fertilization後、このcallose signalは低下し、sucroseなどのtransportが開始します。
受精が失敗したovuleではcalloseが残り、transportも開始しませんでした。
AtBG_ppap knockoutで種子が8.4%小さくなった
研究者らはovuleで発現するβ-1,3-glucanase gene AtBGppapを同定しました。CRISPRで作ったAtbgppap mutantでは受精後のcallose degradationが不完全となり、mature seed areaはwild typeより8.4%小さくなりました。
complementationでseed sizeはwild typeへ戻り、gate openingとseed growthの因果関係を支持します。
overexpressionでArabidopsis +16.5%、rice +約9%
AtBG_ppap overexpression lineではcallose removalが進み、Arabidopsis seed areaはwild typeより16.5%大きくなりました。riceでもPPAP overexpression lineのseed areaは約9%大きくなりました。
この結果は「栄養gateを操作するとseed sizeを変えられる」proof-of-conceptです。
大きな種子＝高収量とは限らない
旧記事ではこのgateを使えば主要作物の収量革命につながるように広げていました。しかしseed size増加が、plant全体のseed number、total yield、grain filling duration、quality、source–sink balanceを保ったまま起きるかは別問題です。
Arabidopsisとriceでseed sizeを変えられたことは強い成果ですが、field yield improvementはまだ実証されていません。
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参考文献
- Liu X et al. Fertilization-dependent phloem end gate regulates seed size. Current Biology. 2025;35:2049-2063.e3. https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.03.033
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