植物科学：シロイヌナズナでは花粉管先端に局在する受容体が花粉管伸長およびLUREの感知を制御する
Nature 531, 7593 doi: 10.1038/nature17413
先端成長している細胞の方向制御は、動植物の適切な組織形成および細胞間コミュニケーションに必須である。顕花植物の有性生殖では、雄性配偶体、すなわち花粉管の先端成長は、受精を成功させるために雌側のシグナルによって正確に誘導される。花粉管伸長の方向を直接制御する種特異的な誘引物質として、最近、雌から分泌されるペプチドがいくつか見つかっている。しかし、花粉管が同種からの誘導シグナルに正確かつ迅速に応答する仕組みは不明であった。今回、我々は花粉管先端に局在し、細胞外にロイシンリッチリピートドメインを持つ花粉特異的受容体様キナーゼ6（PRK6）がsemi-in vivo条件下ではシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）のLURE1（AtLURE1）誘引ペプチドの感知に必須の受容体であり、雌しべ内では胚珠へのターゲッティングに重要であることを示す。ROPGEF（Rho of plant guanine nucleotide-exchange factor）はRho GTPアーゼであるROP1シグナルスイッチの活性化を介した花粉管伸長に重要であり、PRK6は花粉で発現する複数のROPGEFと相互作用した。PRK6は近縁種であるルベラナズナ（Capsella rubella）の花粉管にAtLURE1に対する応答性を付与した。さらに、我々の遺伝学的・生理学的なデータはROPGEF群を介したPRK6シグナル伝達およびAtLURE1の感知が他のPRKファミリー受容体であるPRK1、PRK3、PRK8と協調してなされていることを示唆している。とりわけ、先端に局在するPRK6は花粉管伸長の方向変化の前に、外部に置いたAtLURE1源に向かって非対称的に蓄積した。これらの結果は、PRK6は外部の誘引物質AtLURE1に対する主要な膜受容体として機能していて、ROPシグナル伝達タンパク質を含む主要な先端成長装置を呼び寄せることを示している。この研究から、雄と雌のコミュニケーションの際の複数の受容体による効率的な花粉管伸長および種特異的な花粉管誘引の調和に関する知見が得られた。
