JPS6051200A - 自家不和合性糖蛋白質 - Google Patents

自家不和合性糖蛋白質

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JPS6051200A
JPS6051200A JP59108251A JP10825184A JPS6051200A JP S6051200 A JPS6051200 A JP S6051200A JP 59108251 A JP59108251 A JP 59108251A JP 10825184 A JP10825184 A JP 10825184A JP S6051200 A JPS6051200 A JP S6051200A
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アドリーン イー.クラーク
シヤイオーリム マウ
ロスリン ホガート
マリリン エー.アンダーソン
エリザベス ジー.ウイリアムズ
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Agrigenetics Research Associates Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自家不和合性植物(特に、ナス科(ソラナ
シー科)およびアブラナ科(クルシフニラ科)の仲間で
1例えばニコチアナ・アラータ(Nicotiana 
alata ) 、つまり、装飾用タバコ。
リコペルシコン・ベルビアナム(Lycopers i
conperuvianum) 、つまり、野性トマト
およびブラシカ°オレラシア(Brassrca ol
eracea > 、つまり。
カリフラワーの一種(Brnssels 5prout
 )などの成熟花柱からの抗原性蛋白物質の本質的に純
粋な形式での同定および単離に関する。この花柱に特異
的な物質に関する研究により次のことが示されている。
それは、自家不和合性植物の自家不和合性遺伝子型に相
当し、かつ自家不和合性を制御する旦−遺伝子の産物で
ある。
それゆえに、この物質を用いれば花粉管の成長を制御し
うる可能性がある。例えば、自然な生殖母細胞の自家不
和合性および種間不和合性を制御。
誘導、あるいは促進するなどである。五−遺伝子および
その産物は、自家不和合性をもつ栽培植物を創製するた
めに用いることもできる。この方法で処理された植物は
、雑種種子の商業生産に大変価値あるものになるであろ
う。まとめると、この物質の有用性は次のとおりである
(i)異系交配作物における自己の種子の生産。
(ii)新しい種間雑種作物の創造。
(iii )一般に自家不和合性の作物における雑種種
子の商業生産に関する方法の開発。
ニコチアナ・アラータおよびリコペルシコン・ベルビア
ナムを含む多くの植物は、自分の花粉あるいは同じ五−
(あるいは自家不和合性)遺伝子型の植物の花粉により
受精することができない。
自家不和合性の分子的基礎は、植物の成熟花柱にΣ−遺
伝子蛋白物質が存在することにより、引き起こされると
信じられている。特に、ニコチアナ・アラータおよびリ
コペルシコン・ベルヒアナムの例では、このΣ−遺伝子
蛋白物質が花弁の色がつき始めたときのつぼみの発育過
程、その次の過程で開花した直後の未成熟過程、および
成熟した光沢を有する花柱をもつ花の花柱の抽出物中に
存在することが知られてきた。一方1.5L−遺伝子蛋
白物質は初期の発育過程の緑色葉および伸長した蕾には
存在しない。
自家不和合性を示す植物では、花粉および雌ずいの両方
に同じΣ−遺伝子が存在していて、花柱における花粉管
の成長が止められ授粉が行えない。
不和合性および和合性のいずれの授粉も最初の出来事は
明らかに同一である。花粉管が発芽し、柱頭のバビレの
間を、それから、花柱の連絡組織の細胞(原形質連絡に
より紋型ファイルに繋がっている)の間を細胞外へ成長
する。成熟すると、細胞外物質の粘度が低くなり花粉管
が細胞のファイルの間の無定形流動物質を通って成長す
る。花柱内のいくつかの点で不和合性な管の成長が止め
られる。このことが起こる花柱の正確な領域は周囲の温
度により変化する。成長する間の花粉管の挙動は次のこ
とを示す。該反応は成長しつつある花粉管と花柱の細胞
外成分との間の接触を包含する(特に成長しつつある花
粉管と五−遺伝子蛋白物質(前述)との接触)。
自家不和合性の一般的総説については以下の文献を参照
のこと: de Nettancourt (1977) + I
ncompatibility inAngiospe
rms、Springer−Verlag、Berli
n; 1leslop−11arrison (197
8) 1Proc、Roy、Soc、 London 
B、 20訂73; Lewis (1979) N、
Z、J、Bot、 17 : 637 ; Pande
y(1979) 、 N、Z、J、Bot、 17 :
 645 およびMulcahy(1983) 5ci
ence 220 : 1247.自家不和合性は雌の
両性化種子植物が自家授粉の後に接合体を作らないこと
として定義される。2つの型の自家不和合性(胞子体不
和合性および配偶体不和合性)が認められている。胞子
体不和合性においては、花粉の挙動は花粉を産生ずる植
物の遺伝子型により決まる。この型の不和合性は例えば
アブラナ科(クルシフニラ科)やキク科(コンポジテ科
)に見られる。もし、花粉の両親における五−遺伝子の
一つの対立遺伝子が雌のM織にも存在したら、花粉管の
成育は、花類の表面で阻害される。配偶体型の場合、花
粉の挙動は花粉の遺伝子型のみにより制御される。不和
合性の花粉管の成長は花類の表面ではなく花柱の中で止
められる。制御は通常。
多くの対立遺伝子をもつ一つの遺伝子領域(Σ−遺伝子
)を通して媒介される。花粉管が持っている与えられた
対立遺伝子と同じ対立遺伝子がもし花柱内に存在すると
花粉管の成長が阻害される。
配偶体多対立遺伝子型は花が咲く植物の自家不和合性の
先祖の形態と思われる。そして胞子体型はこれから派生
したものであると考えられる。2つの型における旦−遺
伝子の産物は構造的に関連があるかもしれない。
5種の配偶体自家不和合性植物および2種の胞子体不和
合性植物がある。それらにおいて、3L−遺伝子型に明
らかに関係する花柱や花類の違いが電気泳動的および免
疫的に発見されている。ニコチアナ・アラークにおいて
、特異的バンドと3つのΣ一対立遺伝子グループに関係
のあることが花柱抽出物の等電点焦点法により示された
(Bredemeijerand l1laas (1
981) Theor、 Appl、 Genet、 
59 : 185)。
2つの主な抗原性成分がピルナス・アビムの成熟花柱に
おいて同定されている。 そのうちの一つ(旦−抗原)
は1つの特別な旦一対立遺伝子グループに特異的であっ
た(Raff、 et al、 (1981)Plan
ta 153 : 125 ;およびMau、 et 
al、 (1982)Planta 1匹=505)。
抗原性成分、糖蛋白質はゲル濾過およびイオン交換クロ
マトグラフィーにより単離されている。2次元ドデシル
硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SD
S−PAGE)により2つの成分(分子量がそれぞれ3
7.000および39,000 ’)が解析された。そ
の各々はhhの遺伝子型の栽培植物の2倍体花柱物質中
のhおよびh産物に相当すると思われてきた。該物質は
、53S4栽培植物の花粉管のインビトロ(invi 
tro)成長の有効な阻害剤となる(Williams
 etal、 (1982) Planta旦6 : 
517)。盈一対立遺伝7型グループに相当し、ウサギ
において効果的抗原である。花柱の成分は Lin5k
ens (1960)、Z、[iot。
48 : 126により報告されたように、ペチュニア
ハイブリダ中で発見された。電気焦点法により分離した
リリウムロンジフロリムの4つの花柱蛋白質は花柱を5
0℃で加熱処理した前後で明らかに異なることが報告さ
れている。Σ−遺伝子産物は熱に弱いと考えられている
。なぜなら、50°Cの加熱処理で自家不和合性はなく
なるからである。それゆえに、加熱処理で消失したハン
ドは旦−遺伝子産物に相当するのかもしれない(Dic
kjnson+ et旦、 (1982)、Proc、
Roy、Soc、London B、 215 : 4
5)。
トリホリム ブラランスの花柱の導管の流動体がら単離
した分子M 24,000の蛋白質は、自家不和合性に
必要なのかもしれない(Heslop −Harris
on(1982) 八nn、Bot、4二9 : 72
9)。
ブラシカ・カメストリスの遺伝子型すに相当する糖蛋白
質は、柱頭の抽出物からゲル濾過、続いて、 Con−
A−セファロース(登録商標Pharmacia。
Inc、Uppsala、 Sweden)上でのアフ
ィー’−ティークロマトグラフィー、次いで9等電点焦
点症(Nishi。
and l1inata (1977) Jap、J、
 Genet、 54 : 307)により単離されて
いる。該蛋白質はρI5.7で分子量57.000 (
SDS−PAC;Eによる)蛋白質と炭水化物の比がl
:1.2であった。核蛋白質は花柱および子房には存在
しない。同様の手法を用いて。
N15hioとl1inataは対立遺伝子型上□、旦
ユおよびΣと についてホモ接合体のブラシカ・オレラ
シア植物の柱頭の抽出物から五−特異的糖蛋白質を単離
した(Genetics 100: 641 (198
2)) 、該糖蛋白質はそれぞれ高いp[00,3,1
1,1および10.6 )をもち、蛋白質と炭水化物の
比はそれぞれ1 :o、os (ΣユおよびΣ□)およ
び]:0.2(Σヨ)であった。糖蛋白質の分子量(ソ
デウム・ドデシルサルフェート−ポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動; 5DS−PAGEによる)は見かけ上Σ
ユおよびS39は57,000であった。糖蛋白質Σユ
は見かけ上、異種成分からなっていた。2次元 5DS
−PAGEにより分子量60,000と65,000の
2つの成分がわかった。各々の分離したΣ〜特異的糖蛋
白質による抗血清は、その同種の糖蛋白質のみならず他
のブラシカ・オレラシアの2つの盈−特異的糖蛋白質お
よびブラシカ・サンペストリスのΣ1特異的糖蛋白質に
対しても沈澱する(llinataet al、 (1
982) Genetics 100 ; 649)。
Ferrariらは同様のΣ−特異的糖蛋白質を、異な
る手法により、ブラシカ・オレラシアの柱頭の抽出物か
ら単離した((1981) PIanL、Physio
l、 67 : 270)。
該糖蛋白質による5ZSZ花粉の前処理により1通常の
和合性の柱頭上で花粉の発芽が妨げられた。このことは
、この処理が生物学的に活性であることを示している。
もう1つの部分精製がFerrariら(1981)に
より報告されている。それによれば。
蔗糖密度勾配沈降およびコマジ−ブルー染色により同定
した蛋白質が入っているゲルにおける二重拡散試験を用
いた。
ニコチアナ・アラークの花柱から抽出されたパーオキシ
ダーゼイソ酵素は盈−遺伝子特異的であると報告されて
いる(Pandey(1967)、 Nature〜η
1:669) 、その後、 Bredemeijerと
旧assは同じ種を用いて、旦−遺伝子型とパーオキシ
ダーゼイソ酵素のパターンとの間に相関を見つけること
ができず、パーオキシダーゼはS −1Jt域と近接し
て連鎖している遺伝子によりコードされていると結論し
た((1980) Theor、 Appl、 Gen
et、57 : 119)。
ニコチアナ・アラータの花柱中のイソ酵素の1つが花粉
管の成長に必要ではないかと言われたが(Bredem
eijer and Blass (1975) 八c
ta Bot、Naerl。
24 : 37)、後に、このイソ酵素は花柱の皮層に
生し、伝達組m(花粉管成長部位)には無いことがわか
った(Bredemeijer (1979)八cta
 Bot、Neerl。
28 : 197) 、 Na5rallah、 et
 al、 (1970) l1eredity25 :
 23.およびN15hio and 1linata
(1977) 1leredity38 : 391 
らは−S−一遺伝子型とブランカ・オレラシアの柱頭の
抽出物中のパーオキシダーゼイソ酵素のパターンとの間
に、何の相関も発見できなかった。これゆえに、もしあ
るとしても不和合性反応中でのパーオキシダーゼイソ酵
素の役割は不明である。
現在の研究においてニコチアナ・アラータの異種接合体
の自家不和合性遺伝子型虹りおよびhbからの花柱の抽
出物は、異種接合体の遺伝子型から生した同種接合体自
家不和合性遺伝子型S252および53S3からの花柱
の抽出物と同様に、自家不和合性遺伝子型に相当する成
分物質について調べられている。ゲル電気泳動およびイ
ムノプロットアッセイを含む免疫学的方法がさまざまな
花柱の成分物質の性質の探究に用いられている。同様に
リコペルシコン・ベルビアナムの異種接合体自家不和合
性遺伝子型5152.5O5sおよびbbからの花柱抽
出物も五−蛋白物質について調べられている。
この研究の結果として、糖蛋白物質は、ニコチアナ・ア
ラータのすべての遺伝子型S+鉦、 5th。
−52S2および53S3.およびリコベルシコン・ベ
ルビアナムの遺伝子型S+Sz、 Szh、S+Sz、
hSz、S+Ssおよび旦山の花柱の抽出物の分子量3
0 、000の領域において同定されている。分子量3
0,000 FJ域のこれらの糖蛋白物質は、下達のよ
うに、Σ−遺伝子蛋白質として同定されている。
盈−遺伝子蛋白質という言葉は、以後、Σ−遺伝子によ
りコードされている蛋白質を示すのに用いる。)I遺伝
子によりコードされる蛋白質は次の基準を満たしていな
ければならない。
(1)五一対立遺伝子と一緒に分離すること;(2)花
柱無いの細胞外部位に存在する。それは空洞の花柱の粘
液中、あるいは壁か固体伝達組織をもつ花柱の伝達管細
胞の細胞外母組織の中に存在する。つまり、該蛋白質は
花粉管と接触する部位になければならない; (3)分化中の花柱において、該蛋白質が生じる時に、
同時に自家不和合性が発現しなければならない。多くの
種では、自家不和合性は未成熟な花柱では発現しない。
該)−遺伝子蛋白質は初期の分化過程では生じないはず
である。前述の基準に加えて、−呈一一遺伝子蛋白質の
インビトロ・アッセイでの生物学的活性は、前述の旦−
遺伝子蛋白質がそれ自身で花粉管成長を妨げるのに機能
的に活性をもつということを示すことが理解されるであ
ろう。しかしながら、活性成分は修飾された蛋白質が二
次産物である可能性もある。そのような場合。
五−遺伝子蛋白質の生物学的活性をバイオアッセイ系に
おいて証明するために他の成分の活性を要求するかもし
れない。ここで用いるように、蛋白質ということばは糖
蛋白質を含む。糖蛋白質とは蛋白質に1つあるいはそれ
以上の炭水化物グループが共有結合で結合しているよう
に修飾された蛋白質をいう。
以後の抗体および抗血清に関する議論において。
特に定義しない限り、抗体および抗血清という用語はモ
ノクローナルおよびポリクローナルの両方の抗体および
抗血清を含む。
非常に関連があるが、別個である糖蛋白物質は。
5DS−PAGEのゲルで同定される。それは独立の遺
伝子型の研究に相当する。各々の遺伝子型について、遺
伝子型に特異的な糖蛋白質は花が成μ)したときにのみ
見られ、花弁の色が最初に見えた時および後の成y/H
過程の蕾の花柱の抽出物にのみ発見でき、初期の蕾の過
程では発見できない。
2次元ゲルはこれらの糖蛋白質の遺伝子型特異性を確か
にし、これらがリコペルシコン・ベルビアナムの鉦遺伝
子蛋白質(p+ 7.6)を省いて高い等電点をもつこ
とを示している。
この発明の重要な点は、花柱の抽出物によりできたウザ
ギ抗血清およびモノクローナル抗体が次のことを示すと
いうことがわかったことである。
すべての遺伝子型に特異的な糖蛋白質は抗原性を持ち、
また免疫学的に交叉反応し、完全に同一ではないが、異
なるS一対立遺伝子の産物間にかなりの構造的同一性が
あるということである。これら主−遺伝子型の連結した
抗原性糖蛋白質と5他の自家不和合性作物、および園芸
植物の花柱からの抽出物との間の免疫学的交叉反応性は
また次のことを示している。各々の場合におけるΣ−遺
伝子産物は高度に保存されている。つまりそれらは化学
的に密接に関連しているということである。
これらの抗原性糖蛋白物質の詳細および単離。
同定については後述する。
第1図および第2図はそれぞれ和合性および不和合性の
授粉における花粉管の成長の状態を示す顕微鏡写真であ
る。両図とも授粉後1反応の一部を縦に切り花粉管に特
異的な螢光染色剤で染色した後の顕微鏡写真である。第
1図において、bおよびシ4の両方の対立遺伝子が発現
している花柱がシーあるいはh対立遺伝子が発現してい
る花粉で授粉されている。花粉管が、直接、子房に成長
している。第2図において、花粉の対立遺伝子型が花柱
と一致している。花粉の成長が花柱の上部で止められて
いる。第3図は遺伝子型が5I52. Szhおよび5
I53の成μ(リコペルシコン・ベルビアナム。
および遺伝子型が5zSz、 hsi、5zSzおよび
鉦りのニコチアナ・アラークの花柱すべての抽出物の部
分的2次元ゲル電気泳動の結果である。さまざまな同定
された五−遺伝子型に関係したバンドがあり、銀染色お
よびコマジ−プル染色により見られる。
第4図は遺伝子型が鉦り、鉦S:l、5ZS3. S−
+S−+。
hhおよヒS z S 2のリコベルシコン・ベルビア
ナムの花柱の抽出物の2次元ゲル電気泳動での分離を示
す。さまざまな同定された遺伝子型に関係するバンドが
ある。我々は新しい対立遺伝子(S4)を育種により同
定した。 そしてそれは花柱抽出物中に新しい糖蛋白質
として分離されることがわかる。我々はまた2つの新し
い同型接合体hhおよびhhを有している。それらは育
種により同定された。花柱抽出物は、接合体中の対立遺
伝子のものである唯一のスポットを有する。常に2分子
両がΣ−遺伝子に関連したハンド(破線の輪)より少し
大きい2つの共通した成分がある。
第5図はここで述べる部分的2次元ゲル電気泳動法の説
明図である。
第6図はさまざまな発達過程における自家不和合性のニ
コチアナ・アラータの遺伝子型の全花柱抽出物のソディ
ウム・ドデシルサルフェート−ポリアクリルアミドゲル
電気泳動(SDS−PAGE)の結果を示す。図中Aは
成熟孔、Bは開花未成熟孔、Cは花弁着色開始、Dは伸
長緑色蕾そして、Eは緑色蕾を示す。
第7図〜第10図はイオン交換クロマトグラフィー、ゲ
ル濾過あるいはアフィニティー結合およびゲル濾過によ
り遺伝子型りのニコチアナ・アラータの32kd S−
遺伝子蛋白質の精製の過程を示す。第7図はニコチアナ
・アラータ花柱抽出物のDEAE−セファロースクロマ
トグラフィー;第8図はDEAE−セファロースクロマ
トグラフィー後のS、[蛋白質のバイオゲルP150ク
ロマトグラフィー;第9図はDEAE−セファロースク
ロマトグラフィー後の与−糖蛋白質画分のCon A−
セファロースアフィニティークロマトグラフィー;第1
0図はCon A−セファロースクロマトグラフィー後
の52−Iffi蛋白質のバイオゲルP 150クロマ
トグラフイーである。
第11図は遺伝子型がhS+およびhhのニコチアナ・
アラータの花柱の抽出物の免疫沈澱を示す。
これはニコチアナ・アラータ、プルナス・アビウムおよ
びリコペルシコン・ベルビアナムの1211−標識花柱
抽出物のプルナス・アビウムの精製S−糖蛋白質に対す
るウサギ抗血清との免疫沈澱である。抗血清をプロティ
ンA−セファロースのアフィニティークロマトグラフィ
ーにより部分精製した。ウサギ抗血清は、リコペルシコ
ン・ベルビアナム、ニコチアナ・アラータ(5153)
 、特に精製したブラシカ・カンペストリス(S?)が
らのΣ−糖蛋白質および精製したプルナス・アビウム(
5254)からのΣ−糖蛋白質により引き起こしたもの
である。
第12図は、ニコチアナ・アラータ、プルナス・アビウ
ム、リコペルシコン・ベルビアナムの花柱のブラシカ・
カンペストリス(Sv)がら部分精製したΣ−遺伝子型
に関係する糖蛋白質により引き起こした抗血清との免疫
沈澱による免疫交叉反応を示す。これは5251 (A
 )および5353(B)遺伝子型の1251−標識ニ
コチアナ・アラータ花柱抽出物の以下のものに対するウ
サギ抗血清との免疫沈澱である:1がりコペルシコン・
ベルビアナム(5153)の未分画花柱抽出物;2がニ
コチアナ・アラータ(抽)の未分画花柱抽出物;3が叶
11irataから供与されたブラシカ・カンペストリ
ス(S?)の精製S−糖蛋白質;そして4がプルナス・
アビウム(S3S4)の精製Σ−糖蛋白質である。
第13図は、ニコチアナ・アラータ、プルナス・アビウ
ムおよびリコペルシコン・ベルビアナムからの花柱の抽
出物の精製したプルナス・アビウムの糖蛋白質に対する
精製したウサギの抗血清による免疫沈澱を示す。 第1
4図は5153.52531hhおよび抽遺伝子型の花
柱抽出物の遺伝子型5I33 にニコチアナ・アラータ
)の未分画花柱に対する抗血清を用いたウェスタンプロ
ットである。
最初に第1図および第2図について述べる。第1図では
1図式化した和合性授粉(例えば5152および5sS
aの遺伝子型間の)において花粉管は正常な成長をして
いる。しかるに、第2図では自家不和合性授粉(例えば
釘す遺伝子型間による)においては花粉管の成長は止め
られているのがわかる。
この研究に用いる植物は自家不和合性の異種接合体遺伝
子型bbおよび油のニコチアナ・アラータそして異種接
合体遺伝子型5IS2.5+53.52S3および53
S4のリコペルシコン・ベルビアナムに基礎を置く。同
種接合体自家不和合性遺伝子型はこれらの異種接合体か
ら花の蕾の自家授粉により作る。なぜなら自家不和合性
は初期の蕾の段階では発現せずに、蕾に緑やピンクの色
がつき始めた分化の段階で発現するから。使用した方法
を次に示す。
(以下余白) 同種 合 を作るための蕾の授粉 伸長した緑の蕾(ステージD第5図)の時期の52S3
および虹りの異種接合体植物である。ニコチアナ・アラ
ータもしくはりコベルシコン・ベルビアナムから生じた
蕾をビンセットで注意深く花冠を細長く切り静かに未成
熟の杓を取り除いて除雄を行う。除雄してから24時間
後(らようど花弁の色が付く前で、ステージDとCの間
、第5図)。
未成熟柱頭をもう1つの花から裂開した成熟的からの自
家花粉で授粉させる。授粉に先だし、柱頭の表面は次の
いずれかでおおう必要がある。
(1)成熟柱頭2つを静かに触れ合ねセで滲出させたも
の2 もしくは (ii )ガラスのベトリ皿上に15%蔗糖o、oot
%ホウ#I溶液を1滴おとし、そこへ柱頭を注意深くつ
けたもの。
この処理の後で柱頭を成熟花粉を含んだガラスのベトリ
皿に静かにつけるか、細かなプラノで柱頭の表面に花粉
を注意深くブラシがけするかで授粉させた。未成熟孔が
落ちるのを防くために花軸に新鮮なラノリン中の1%(
−八)インドール酢酸(Sigma Cat、No、 
1−1250)を端が平らなスパチュラでぬりつけた。
蕾で授粉させた植物を20’Cでフィトロン(Phyt
otron)中で一定の湿度を保つ。そして花軸に札を
つけて標識とする。6週間後成熟し、乾燥した種子のさ
やを得た。
F、子孫の遺伝子型は既知の自家不和合性遺伝子型の試
験体と交雑することにより調べた。
抗原性糖蛋白物質の単離、同定に用いた一般的な方法は
次のとおりである。
花柱の収集および保存 成熟した未授粉の花柱を、花弁に色が付く段階(ステー
ジC1第5図)の蕾を除雄した後24〜48時間後に集
めた。抗血清生産用の花柱は凍結乾燥後乾燥して一20
℃で保存した収集物をただぢに用いる。蛋白質分析(ゲ
ルあるいは精製)のために抽出した花柱は新鮮なものが
あるいは一70’Cで保存しであるものであった。(花
柱(style)をここでは花柱と柱頭を合わせたもの
として用いる。)的r血−を調製するための1■出物の
調製花柱を乳鉢と乳棒で0°Cで5分間、 50mM 
Tris−IICl、 pH8q5.1 mM CaC
Iz 、1mMジチオスレイトール(DTT) 、 1
0mM NaCl、 3%(w/v )ポリビニルピロ
リドン(PVP)中でずりつふした。30m1lの抽出
緩衝液につき大体400の花柱(凍結乾燥重量で1g新
鮮体で4.5g)を用いた。抽出物を40’Cで10,
000 g15分間遠心分離した。透明な緑の上澄液を
1mrずつ分注して一20℃で保存した。ウサギに注射
する前に1 nuの上澄液を前もって0.005 Mリ
ン酸ナトリウム緩衝液、 0.15M塩化ナトリウムp
H7,4(P B S)で平衡化した。セファデックス
G−25カラム(1cm X 20cm ; Vo=5
.8m1)に通した。
花柱を液体窒素で凍結させて壊し、乳鉢と乳棒を用いて
、細かい粉にすりつぶした。この粉末を50mM Tr
is−HCI、pH8,51mm DTT、 10mM
 NaCl、10mM EDT八、 1mMフェニルメ
チルスルフォニルフルオライド抽出した。(100本の
花柱にっき10mnの抽出緩衝液)抽出物を10,OO
Ogで4℃1o分間遠心分離した。上澄を1 mllず
つ分注し,−20’cで保存した。
抽出物の蛋白質濃度は旧orad Protein a
ssay kit(Biorad Laborator
ies, Inc.、 Richmond+Calif
ornia)を用いて子牛血清アルブミン(BSA)と
同様に決定した。
抗血清の調製 粗花柱抽出物からニコチアナ・アラータのウサギを用い
て抗血清を次のように調製した。
Freund’s完全アジュバント(1.5 m 7り
中の0.5mlにImgの蛋白質抗原を入れウサギの首
の後ろの皮下に何ケ所かに分けて注射するが,ワキ腹の
筋肉内に注射した。ウサギを再び6週間後さらに1mg
+7)抗原(Freund’s完全アジュバント中)ヲ
注射した。7〜10日後ウサギの耳の端の静脈から採血
し.血清を集め200μβずつ分注し一70’Cで保存
した。
特 的r血?1の 疫 着 免疫吸着を凍結乾燥した花柱(15の花柱/Imj!抗
血清)と抗血清を保温する(0.5, L 1.5, 
2。
2、5時間 於20°C)ことにより行った。花柱を除
き.抗血清を10,OOOgで4°CIO分間遠心分離
して他の残存物を除いた。
ポリアクリルアミドゲル電気泳動 ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳
動(SDS−PAGE)をしaemi, U.に、。
Favre,M.(1973) J.Mo1.Biol
. 80 : 575−583に従って, 12.5%
(−/ν)のアクリルアミドを用いて行った。試料緩衝
液に, 1.43m 2−メルカプトエタノールを加え
て,試料を還元し.そして、沸騰水中で2分間加熱する
。分子両標準品は,コマジ−ブルー染色用には,ホスフ
ェリラーゼB (94,000)。
子牛血清アルブミン(67、000)卵白アルブミン(
43.000) 、カルボニックアンヒドラーゼ(30
,000)。
大豆トリプシン阻害剤(20, 100)およびβ−ラ
クトアルブミン(14,400)であり、電気泳動ブロ
ッティング用は(”’C)でメチル化した,ミオシン(
200, 000) 、ホスフェリラーゼB (92,
000) BSA (69,OoO)、卵白アルブミン
(46,000)、カルボニックアンヒドラーゼ(30
, 000) 、リゾチーム(14,300)であった
電気泳動は濃縮用ゲルでは25mAで泳動用ゲルでは4
0mMで行った。 電気泳動後,ゲルは0.14%( 
w/v )コマジ−ブルー(45%( w/v )メタ
ノール、9%( w/v )酢酸中)で染色するかニト
ロセルロースフィルターへ移すかした。
電気床φ的プロッティング 電気泳動で分離したポリアクリルアミド中の蛋 □白質
(20μg)を電気泳動的プロット装置(Biorad
Laboratories. Richmond+ C
A.USA)を用いて20℃で20mM Tris−I
ICI, 20%メタノール、 15mMグリシン、p
H8.3中で0.1Aで12時間ニトロセルロースフィ
ルターに移し,結合させた。
合ノ的2゛ーゲル電〜泳動 リコベルシコン・ベルビアナムの花柱の抽出物を6つの
花柱を20μlの抽出用緩衝液(0.1M Tris−
IICI pH8.5. 10mM EDTA, 0.
1m NaC1. 1mM CaCIz)存在下で細い
ガラス棒で軽くつふして調製した。
抽出物を10,OOOg 4℃ 15分間遠心分離し,
上澄液を集め2次元ゲル電気泳動で試験した。
抽出物(15μpで約15μgの蛋白質を含む)をLK
B, アンフオラインPAGプレート(LKB−Pro
dukter AB, Bromma, Sweden
(24cm Ilii. 10cm長)、アンフオライ
ン(pl+ 3.5−9.5)を含む)にのせた。等電
点焦点法を生産者側の指示で以下のとおりの変法により
行った:10°Cで3.5時間電極間9cmで一定電力
(15ワツト)。電極液はIM NaOtl(陽性)と
I M IhP04(陰性)。ゲルはコマジ−ブリリア
ントブルーで染色する前に30分間. 10%TCAと
35%スルフォサリチル酸で固定した。
蛋白質の帯(大体0.5cm)あるいは他の例でも。
選択する狭いp+範囲からでがっ等電点焦点法ゲルから
の蛋白質を切り出し蒸留水(200mIV)に10分間
浸し、それから10mnのLM Tris −HCI 
pt16.8に5分間移した。ゲル片を蒸留水でさらに
1゜分間洗ってからSDS試料緩衝液で1.5時間室温
で緩衝化させた。そして、第5図に示すように。
5DS−ポリアクリルアミドゲルの上に置いた。
2次元目のゲル電気泳動はLaemml i らの方法
(1973)で15%のアクリルアミドを用いて行った
。蛋白質は銀試薬かコマジ−ブルーを用いて検知された
魚腹1ど之上ヱヱ皇土 蛋白質を電気泳動的にニトロセルロース紙に移した後1
紙の上に残っている活性部位を紙を3%(w/v )B
 S A (10mM Tris−ficI、 pif
 7.4.0.9%(11/v )NaCl中)で20
’cで1時間静かに攪拌しながら洗うことにより封鎖し
た。抗血清を1=25゜1 : 100.1 : 20
0に3%B S A (Tris−5aline中)で
希釈し、静かに撹拌しながら20℃で1.5時間ニトロ
セルロース紙と保温した。該ニトロセルロース紙をTr
is−食塩水中で20℃ 10分間洗い、続いて0.0
5%(v/v )N P −40Tris−食塩水中(
登録商標、 Particle Data Labs 
Elmhnrst、 l1linois)で20℃ 1
0分間、それからTris−食塩水中で20℃10分間
洗った。
プロティンA(40Jg)を、イオトジェン法を用いて
12J (0,3mCiによる)で標識した(比活性I
 XIO’ −I XIO5cpm/+i7 gプロテ
ィンA)。
1251−プロティンA(20Jg)を3%B S A
 (Tris−食塩水中)で200m11!に希釈し2
0°Cで静かに攪拌しながら0.5時間ニトロセルロー
ス紙で保温した。、該ニトロセルロース紙をTris−
食塩水でそれから0.05% N P 40 (Tri
s−食塩水中)でそれぞれ20℃IO分間洗った。 最
後に、0.5%しりトンX−100(登録商標、 Ro
h+n and 1laas Corp、。
Ph1ladelphia、 Penn5ylvani
a )、 0.1%SDS。
0.25%ゼラチン5mM EDTA (Tris−食
塩水中)で静かに攪拌しながら20℃で1時間洗った。
咳紙をプラスチ、クバ、りに封し込みKodac XA
R−5X線フィルム (Eastman Kodak 
Co、、 Rochester、 NY)を−70℃で
6〜16時間感光した。
免役抜鋒■条件 70、L17Hの緩衝液(Tris−HCl、 pH7
,4,50mM;NaCl、0.4M; EDTA、5
mM、K1. 5mM; NP−40,0,05%;P
MSF、 1mM)、 20# Rのヨード化した抽出
物(1・・・> 10 XI06CPM)、5μlの腹
水か10μρの非免疫のネズミ血清か10μlのウサギ
の抗花柱血清を混合して4℃1時間保温する。この期間
の後、10p1.の抗ネズミ IgG (anti−m
ouse IgG−5rgma M8890)を加え、
混合物をさらに4℃で1時間保温する。
5taph、aureusの細胞懸濁液(20μりを加
え混合物を遠心分離する(10,000g; 5分間)
、沈澱物を免疫沈降用後緩衝液で3回洗い、それから5
DS−緩衝S (l XLaemmli sample
)中で90℃で90秒保温した。それを12.5%緩衝
液アクリルアミドを用いた5DS−PAGEにより試験
した。
ニコチアナ+アラータの花柱からの32KS2−F−迫
j駆すL袈 ニコチアナ・アラーク(遺伝子型5zSz)からの花を
花弁の色が付き始めたときに除雄した。2日後、完全に
成熟した花柱をはずして一70°Cで保存した。(花柱
(style)とは−緒にはずされた花柱と柱頭を言う
。子房は含まない。)凍らした花柱(3g)を液体窒素
中で乳鉢と乳棒を用いて粉末にすりつぶした。 これを
さらに、50m1!の抽出用緩衝液(50mM Tri
s−HCI、 pi(8,5,1mM CaC1z、1
0mM NaCl、 1mM DTT、 10mM E
DTA、および1%へ/−)不溶ポリビニルピロリドン
)ですりつふす。 8亥摩砕液を遠心分離しく12,0
00g ; 15分間)上澄液(11mA)を集めた。
イオン交換クロマトグラフィーに先立ち花柱の抽出物(
llmjりをセファデックスG−25(登録商標、 P
harmacia Inc、、 Uppsala、 S
weden)カラム(1,6cm直径; 22cm長 
空間容積11m7りを通過させることによりNLIIC
;Os 5mM pH8,6,NaC11mM、 Ca
C1z、 1mM、 EDTA 1mMに平衡化させた
空間容積の後の最初の16mff1の溶出液を集めて1
3EAF、−セファロース(登録商標、 Pharma
cia In’c、。
Uppsala、 Sweden) (ゲル容積26 
mL 1.6cm直径X 13cm長) 〔同じ炭酸ア
ンモニウム緩衝液で平衡化させである。〕にのセた。N
aCl勾配(0〜0.5M)をかける前に酸カラムをこ
の緩衝液(50mjりで洗う。溶出の結果については第
7図に示す。溶出はA 2+10で監視した。各々の分
画について、5DS−PAGEで32に一5z ti蛋
白質の存在を調べた。
該h−糖蛋白質は、第7図に示すように、結合していな
い分画(あや目引きの区域)に存在する。
それから、室温でロータリーエバポレーションにより最
終審Ju16mj!まで濃縮した。該h−糖蛋白質をさ
らにBiogel P2S5 (登録商標、 BioR
adLaboratories+ Richmond、
 Ca1ifornia)により大きさで分画した(第
8図)。また、 Con A−セファロース(登録商標
、 Pharmacia Inc、+ Uppsala
Sweden)を用いてアフィニティークロマトグラフ
ィーにより精製した。続いて、3:0ゲルP−150に
よるゲル濾過で精製した(第9図、第10図)。
DTiAE−セファロースの非吸着画分(8mjりをN
ll、HCOz 10mM、pH8,5,EDTA 1
0mM、NaC1O,IM。
CaC1□1mMで平衡化したバイオゲルP150カラ
ム(空間容積14mL 直径1.6cm、長さ36.5
c+n)にかけた。溶出バクーンを第8図に示す。各両
分について32KSzF蛋白質の存在を5DS−ポリア
クリルアミド電気泳動で調べた。錐−糖蛋白質を含む両
分(画分9−16)をまとめ、ロータリーエバボレーク
ーでl meに濃縮した。
Con A−セファロースを緩衝液(酢酸ナトリウム2
0mM、 pl! 7.8; NaCl 0.1M ;
 MgC1z 1mM ; CaCIzl mM ; 
MnC1z 1mM)に?容解したメチル−α−1) 
−マンノシド(0,1M)、5倍量で洗った。洗浄Co
n A−セファロースを次いで重炭酸緩衝液(0,25
M Na1lCO3pl+ 8.8)に移し、室温で1
時間保った。重炭酸緩衝液を1時間の間に4回交換した
。0.03%(ν/V)グルタルアルデヒドを含む4倍
量のNa1lCO30,25M。
pl+ 8.8を加え、 Con A−セファロースを
次いで0.5MNaClを含むNa1lCO+ 0.1
M、 pH8,0で洗い酢酸緩衝液(酢酸ナトリウム1
0mM、 pH7,8; NaCl 0.IM ;Mg
CIz 1mM ; CaCIt 1mM ; MnC
l21mM)に再懸濁しカラム(直径0.8cm、長さ
14cm)に充填した。DEAE−セファロースの非吸
着画分を酢酸緩衝液で平衡化し、酢酸緩衝液で平衡化し
たセファデックスG−25に通し1次いでこのカラムに
かけた。非吸着物質を集め、カラムを10倍量の酢酸緩
衝液で洗い。
吸着物質を酢酸緩衝液中の0.1Mメチル−α−D−マ
ンノシドで溶出させた。その様子を第9図に示す。画分
34−38を集め、ロータリーエバポレーターで1 m
j!に濃縮した。
0.1Mメチル−α−D−マンノシドで溶出し、集めた
両分を錐−糖蛋白質とメチル−α−D−マンノシドを分
離するためバイオゲルP150のカラムに通した(第1
0図)(空間容積13mC直径1.6cm、長さ36.
5cm : NIIallCO:+ 10mM pl+
 8.5. EDTA 10mM、 NaCl 0.1
M、 CaCIz 1mMで平衡化し、?8出)。
さらに、52−F蛋白質の炭水化物分析を行う前には微
量のメチル−α−D−マンノシドを除くため。
バイオゲルP2に通し、水で溶出した。
蛋白質■ 回収率% セフ7テフクス G−25りUマド グラフィー から回収された 28.6花柱抽出物 DEAE−セファトス 2.79 9.7非吸着画分 バイオゲル P2S5 0.56 2.0(画分9−1
6) 3.7 ConA−セファ0−ス 0.49 1.7(画分34
−38) 精製五−遺伝子蛋白質は、バンドを見るための銀染色ま
たはコマジ−ブルー染色いずれかによる5DS−ポリア
クリルアミドゲル電気泳動および2次元ゲル電気泳動の
判定基準から1本質的に均一であった。N−末端配列分
析は精製均質が他の蛋白質の5%以下の混入であること
を示した。前述の精製手順は当業者が適当に考えつくで
あろう変更により他の植物種の旦−遺伝子蛋白質の精製
に応用される。この精製手順で実質的に純粋な形の盈−
遺伝子蛋白質が得られる。 ここで用いる“実質的に純
粋な形”とは精製物質が、銀染色またはコマジ−ブルー
染色のいずれかの染色で、5DS−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動で単一成分として移動すること、およびN
−末端配列で他の蛋白質の混在が5%以下であることを
意味する。
猪果 全花柱 出物の部分2゛−ゲル電気泳動ニコチアナ・ア
ラータ5153.5253,5zSzおよびhb;およ
びリコベルシコン・ベルビアナム5I32゜演、鉦唇、
hhおよび5sSzは分子量20Kから120にの範囲
で複雑な蛋白質のパターンを示した。大部分のハンドは
全遺伝子型に共通であるが、Σ−遺遺伝梨型相関し得る
20に〜30にでは相違がある。
これらの相違は銀染色(第3図、上部)およびコマジ−
ブルーで染色(第3図、下部)したゲルに見られる。第
3図の各列は属のイニシャル(L−リフペルシコン。N
−ニコチアナ)および自家不和合性遺伝子型で示しであ
る。分子量指標は各ゲルセットの右端に示しである。
各ニコチアナ・アラータ遺伝子型と相関している五−遺
伝子蛋白質の分子量は1分子量指標から決定されるよう
に、S、に対しては約27キロダルトン、hに対しては
32キロダルトンである。わ、−遺伝子産物は約23K
に移動した。しかし共通ハンドが同時にあるので明確な
指摘は困難であった。分子量範囲23に〜35にのΣ−
−伝子特異的蛋白質はそれらの対応する盈一対立遺伝子
の性質と、ここで)−遺伝子蛋白質に対して示したすべ
ての基準に合致することが観察された。精製ニコチアナ
・アラータh−遺伝子蛋白質はコマンーブルーまたは銀
染色で見られるように5DS−ポリアクリルアミドおよ
び2次元ゲルの両者で単一成分として移動した。リコペ
ルシコン・ベルビアナム花柱はす、bおよびシー遺伝子
蛋白質夫々に対して分子量約25に〜28にの遺伝子型
特異的蛋白質バンドを与えた。これらの蛋白質はさらに
下記の2次元ゲル電気泳動および他の基準により、Σ−
−伝子特異的であることが示された。
明確な蛋白質が同様にhh、釘Sz、 hSz、5iS
s。
53S4およびhhの花柱抽出物に認められた(第4図
)。Sl、S2−およびb−遺伝子蛋白質の分子量はい
ずれも約28にであった。 虹−遺伝子蛋白質はS2+
 s:lおよびhのものより低いpT等電点を有してい
た。 2次元ゲル電気泳動は木質的には0’ Farr
el Iら(1977) Ce1l 12 : 113
3に準じた。
蛋白はpT>1.5の多数群と低いpiの小数群に分か
れた。五−遺伝子蛋白質は高pi群にあった。第4図に
示された遺伝子型と相関したハンドに加え。
すべての花柱抽出物に共通なpi >9.5の2本の明
確なハンドが存在し5 これらは遺伝子型を相関したハ
ンドと近接して移動するが2分子量が高いことから区別
される。低いp+範囲の他のノ\ンドは抽出物毎に異な
ることが認められたが、これらの)<ンドは特定の遺伝
子型と相関がない事がわかった。
花柱の”塾と) したし柱蛋白′− 緑色蕾、伸長緑、花弁色を呈し始めた蕾、開花未成熟花
、光沢を帯びた花柱を有する成熟化などの発達段階のニ
コチアナ・アラーク鉦鉦およびhst花柱の抽出物を調
製し、5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供し
た(第6図、この図はまた種々の発達段階を図式化して
いる)。すべての抽出物に多数の蛋白質が検知され、こ
れらの中に。
仮にΣ−−伝子蛋白質と同定された分子量範囲30にの
ものは、花弁色を呈し始めた蕾および以降の成熟段階の
抽出物中には存在したが初期蕾段階には存在したかった
。仮に五−遺伝子蛋白質と名付けたバンドの出現を第1
表に要約する。同様の結果はりコベルシコン・ベルビア
ナムの一呈一−遺伝子W白質についても認められた。1
つの実験でhおよびh遺伝子蛋白質が緑色蕾の抽出物中
に極く少量存在した。これら成分の見かけ濃度は黄色蕾
および成熟孔の花柱抽出物中に順次増大した。これらの
結果により、さらに前述の基準に従って旦−遺伝子蛋白
質として述べられた蛋白質と同一であったことが確認さ
れる。
第1表 異なった成μm段階のニコチアナ・アラータ(5153
および52S3)花柱抽出物中のΣ−遺伝子蛋白質に相
当する蛋白質の出現。
△不和合性は発現されず一蕾自家授粉は成し得る。
*不和合性発現−自家授粉不能。
ニコチアナ・アラータ32K I白′が32−遺伝子1
32に糖蛋白質が柱頭および花柱上部に花柱下部より高
濃度に存在することが2花柱の5n切片の抽出物の5D
S−ポリアクリルアミド電気泳動から明らかとなった。
32KIPi蛋白質の最高濃度は花柱の上部に見られ、
そこは花粉管阻害が起こる区分でもある。同様にリコペ
ルシコン・ベルビアナムにおいて、hおよびh遺伝子蛋
白質は柱頭と花柱の頂部を含む第1区分および次の花柱
区分(2鰭区分)に比較的高濃度に存在した。これら成
分の見かけ濃度は花柱区分が子房に近くなるに従い低下
し、子房自身では検知されなかった。
ニコチアナ・アラーク32にバンドに相当するバンドは
、ニコチアナ・タハカム、ニコヂアナ・ツルベストリス
、ニコチアナ・グラウカ、もしくはペチュニア・ハイブ
リダの花柱抽出物の5DS−ポリアクリルアミド電気泳
動では認められなかった一之、@32に花柱ハンドに相
当するハンドは花弁。
葉、子房等9ニコチアナ・アラータの他の組織の抽出物
中には認められなかった。 従って、この32にバンド
は他の種々はニコチアナ・アラータの他の組織に共通の
蛋白質ではない。
32KS2−遺伝子蛋白質の生物学的活性がWilli
amsら(1982)により報告されたインビトロ花粉
管増殖分析により示された。h−遺伝子蛋白質は抽出緩
衝液にEDTAや他の2価イオン結合試薬を含まないと
き、25μg/ m7!で花粉管増殖を70%阻害した
。これらの結果は)−遺伝子蛋白質の生物学的有効濃度
は花粉管増殖を阻害するよう作用し得ることを示した。
前述の実験はニコチアナ・アラータのh−遺伝子蛋白質
、およびリコペルシコン・ベルビアナムのbおよびhを
用いて極めて詳細に行ったが1発達発現の時期、物理的
性質9自家不和合性遺伝子型との相関および免疫的性質
の[(U性は、ここで述べた他の五−遺伝子蛋白質が種
々の植物種から同定された事を示している。という事が
1 当業者にとっては明らかであろう。ここで示された
発見と研究の結果、自家不和合性種の)−遺伝子蛋白質
は今、同定され、単離され、精製され、そして植物育種
に用いるための性格づけが成された。種間に亘剣Σ−遺
伝子蛋白質の基本的構造の類似性を顕す、その重要な性
質を次に述べる。
異型 物のS−゛ 云−白 の 1的六〜一応性プルナ
ス・アビウムの五−蛋白質に対する抗血清をウサギから
調製し、 Mau ら(1982)に従い精製した。 
ニコチアナ・アラータ、プルナス・アビウムおよびリコ
ペルシコン・ベルビアナムノ花柱抽出物をPraker
と5peck (1978) Biochem。
Biophys、Res、 Comm、 80 : 8
49のヨード化技術により125Iで標識した。標識さ
れた抽出物を前出の文献に詳述されている手順により免
疫沈澱さセた。
抗プルナス・アビウム盈−蛋白質血清は第1I図に示す
ようにプルナス・アビウムの五−蛋白質(37K)に加
えてニコチアナ・アラータの32K 釘−蛋白質および
リコペルシコン・ベルビアナムの約28に五−蛋白質(
植物源が2つの)一対立遺伝子を有するので2本のバン
ドがある)を沈澱させた。
本質的に同じ手法により1種々の抗血清がhhおよび油
遺伝子型の125■−標識ニコチアナ・アラータ花柱抽
出物と免疫沈澱を生した。結果を第12図に示す。各組
の列AおよびBは遺伝子型5zSz(A)とS、S、(
B)を示す。番号を付けた各列の組はウサギ抗血清と以
下のものとの免疫沈澱を示t : (111Jコペルシ
コン・ベルビアナムS+Szの未分画花柱抽出物;(2
)ニコチアナ・アラータ虹りの未分画花柱抽出物:(3
)ブラシカ・カンペストリスbの部分精製)−糖蛋白質
(K、l1inataにより調製され供給されたもの、
 N15hioと1linata (1982)参照)
i(41プルナス・アビウム5354の精製Σ−糖蛋白
質。分子指標の位置を左端に示す。矢印はニコチアナ・
アラータの32に&−蛋白質の位置を示す。
5、−17H蛋白質は抗−ブラシカ血清で処理したbの
明らかな例外を除き、各側において異質の抗血清により
免疫沈澱した。しかし、第12図に示すように、ニコチ
アナ・アラータのh−蛋白質は抗ブラシカ血清により免
疫沈澱した。
第13図にはブラシカ・カンペストリスの部分精製五−
蛋白質(K、1linataにより供給された)に対す
る抗血清を用いた免疫沈澱分析の結果を示す。この血清
は第13図の対応する列に矢印で示されるように、ニコ
チアナ・アラータ、プルナス・アビウム、およびリコペ
ルシコン・ベルビアナムの花柱抽出物中の五−蛋白質を
免疫沈澱させ得た。第13図の分子量指標は左側に示す
花柱I出物の抗原 性質 ニコチアナ・アラークS+Szおよびbb両者の全花柱
抽出物に対する抗血清はウエスタンブロノI・分析によ
り、4種のニコチアナ・アラータの遺伝子型の花柱抽出
物の蛋白質と結合した。そして唯一の差は分子1t30
に領域に生じる結合パターンであった。抗血清結合のパ
ターンは特定のハントの)−遺伝子型との相関がわかる
ものである(第14図)。正常ウサギ血清は調べた抽出
物のいずれとも結合しなかった。多くの高分子量蛋白質
もまた抗血清と反応したが、これらはすべての遺伝子型
の花柱抽出物に共通であった。
同−棟内での異なった遺伝子型の五−蛋白質問。
異種間のΣ−蛋白質問、および配偶体不和合性にコチア
ナ、リコベルシコン)と胞子体不和合性(ブラシカ)を
有する種間での免疫交叉反応の結果はこれらの五−蛋白
質は少なくとも1つの同類の構造を有する共通成分を有
する事を示す。分子量およびprの見かけ上の相違にも
かかわらず。
ここに示された証拠は五−遺伝子蛋白質は機能的類似性
を有すると共に、構造上も認識できる群であるという驚
くべき事実が明らかになった。
S−遺伝子 白′とこれらの蛋白 に対する抗体傅侠朋 Σ−遺伝子蛋白質とそれらに対する抗体を利用すること
により種々の新しい植物育種の方策が可能となる。自家
不和合性、異系交配作物では自殖種生成が困難であるこ
とは同型接合優秀系の造成と維持を極めて困難にしてい
る。この難点は抗Σ−蛋白質血清を用いることにより打
破できる。即ち、適当な時期に抗血清を柱頭につけると
正常では自家不和合性の植物を一時的に自家不和合性に
変える事ができる。逆に、3L−蛋白質を適当な方法1
例えば柱頭表面に散布するか覆うことにより正常では自
家不和合性の植物を一時的に自家不和合性に変える事が
でき、それによって自家授粉を防ぐ。 (自家不和合性
植物は正常では自家授粉(Sf)植物の花粉を拒絶する
だろう)。
五−遺伝子蛋白質を利用する技術により新しい異種間混
成物が造りだせる。例えば他方の栽培トマト品種を関連
する野性種からの病原菌耐性、耐乾燥性などの遺伝的形
質により改良できる。雌親として用いられる自家授粉栽
培品種をできれば近接した自家不和合性種のΣ−遺伝子
蛋白質を植物の柱頭につけることにより一時的に自家不
和合性に変える。そのような表現型の修飾を5fSf 
(S、)の記号で表す。′印で表される望ましい性質を
持った自家不和合性親株による授粉は1つの自家不和合
性対立遺伝子と望ましい性質を有するF1子孫を生ずる
だろう。
そのようなFl子孫は抗り一血清を用いるなどにより盈
−蛋白質を失活させる処理をしなければ自家授粉できな
いし2種子をつくらないだろう。
しかし、そのようなF1植物はブラシカのように栄養細
胞部分のみを収穫する作物であればそれ自身で有用であ
ろう。さらに、このF1植物は元の5fSf親株と戻し
交雑するための雄親として用いることができる。5fS
f親株と繰り返し戻し交雑し。
1遺伝子について選抜することにより、そのような遺伝
子を持つ5fSf”栽培種をつくることができる。
既述の方策は混成種を生成する事に拡張できる。
その1つの計画として、4種類の親株を用いる。
種類1と3を適当な)−遺伝子蛋白質との処理により一
時的に自家不和合性にする。例えば2種類lと種類2と
の交雑では1種類工を鉦−遺伝子蛋白質と処理し、自家
不和合性にするが9種類2とは和合性である。もし望む
なら1種Mlと3は五−遺伝子蛋白質処理により一時的
に表現型では異なったものになるであろうが9両者は事
実上回しである事がわかるだろう。種類2と4は当然自
家不和合性であろう。しかし、ある例では何らかの有効
な適当な遺伝子操作により、目的に応した自家不和合性
対立遺伝子を導入する事が望まれる。
下の交雑において。
種類1×種類2 種類3×種頻4 亜(S、) XS、鉦“および 且旦(S2) X 5
1518F1子孫は夫々srs、”およびu針′であろ
う。前と同様、そのような植物は自家不和合性である。
しかし、この2つのF1型は交雑和合性であり。
両型の種子の混合物は、お互い授粉でき1作物を生成す
る種子をつける植物を生しるだろう。 (1剣計: 2
5152: l;1旺) さらに盈−遺伝子蛋白質および抗体は、植物養育者があ
る植物栽培種の保持する自家不和合性対立遺伝子を決定
する事にもまた使用される。今まで、そのような決定は
労力と時間がかかる交雑実験を要した。インビトロ花粉
管増殖分析は花粉試料の五−遺伝子型を同定するために
各既知の−S一対立遺伝子の精製五−遺伝子蛋白質と組
み合わせて使う事ができる。また特異的Σ−遺伝子蛋白
質の抗体を反応抽出物中の対応する蛋白質を同定するの
に使う事ができる。対立遺伝子に特異的な抗体は種々の
対立遺伝子の五−遺伝子蛋白質を互いに区別するのに望
ましい。ある植物種に対して。
試験材料は、−多一一遺伝子蛋白質の組、インビトロ花
粉管増殖の平板および花粉管増殖を促進する緩衝液の入
った培地から成るキットの形で生産される。定量的ある
いは定性的に)−遺伝子蛋白質を免疫的に測定する試験
キットは、)−遺伝子蛋白質のその抗体との結合を同定
するための道具と共に植物種に適当な抗体の組から成る
だろう。そのような道具は抗原抗体複合体の螢光により
あるいは抗体・酵素複合体の活性により検知し得る螢光
−色素結合抗体または酵素結合体より成り、後者の分析
系は文献で一般的に知られている酵素連関免疫吸着分析
(EL I SA)である。他の免疫分析検知法は適当
な当業者のよく知っている操作原理に従って用いられる
だろう。野外試験や日常の実験室での分析にはELIS
Aが好ましい。
当業者によれば、ここに記述した発明および具体的に述
べた単離・同定法は、それ以外にもその変形や改変が可
能であることが明らかであろう。
この発明はその精神と範囲内に含まれるすべてのそのよ
うな変形と改変を包含することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ和合性および不和合性の
授粉における花粉管の成長の状態を示す顕微鏡写真;第
3図は遺伝子型がS+h、hSsおよび五&の成熟リコ
ペルシコン・ベルビアナム、および遺伝子型が5zSz
、 5zSs、 SzS:+および5IS3のニコチア
ナ・アラータの花柱ずべての抽出物の部分的2次元ゲル
電気泳動;第4図は遺伝子型が虹与。 鉦SI 5zSz、S+Ss、53S4およびbシρリ
コベルシコン・ベルビアナムの花柱の抽出物の2次元ゲ
ル電気泳動;第5図はここで述べる部分的2次元ゲル電
気泳動法の説明図;第6図はさまざまな発達過程におけ
る自家不和合性のニコチアナ・アラータの遺伝子型の全
花柱抽出物のソディウム・ドデシル号ルフェートーポリ
アクリルアミド電気泳動(SDS−PAGE);第7図
はニコチアナ・アラータ花柱抽出物のDEAE−セファ
ロースクロマトグラフィー;第8図はDEAE−セファ
ロースクロマトグラフィー後のb−糖蛋白質のバイオゲ
ルP150クロマトグラフィー;第9図はDEAE−セ
ファロースクロマトグラフィー後のb−糖蛋白質画分の
ConA−セファロースアフィニティークロマトグラフ
ィー;第10図はConA−セファロースクロマトグラ
フィー後の5t−I%+蛋白質のバイオゲルP150ク
ロマトグラフィー;第11図は遺伝子型がhbおよびb
hのニコチアナ・アラータの花柱の抽出物の免疫沈澱;
第12図はニコチアナ・アラータ、プルナス・アビウム
およびリコベルシコン・ベルビアナムの花柱のブラシカ
・カンペストリス(S7)から部分精製した五−遺伝子
型に関係する享唐蛋白質により引き起こした抗血清との
免疫沈澱による免疫交叉反応;第13図はニコチアナ・
アラータ。 プルナス・アビウムおよびリコペルシコン・ベルビアナ
ムからの花柱の抽出物の精製したプルナス・アビウムの
糖蛋白質に対する精製したウサギの抗血清による免疫沈
澱;第14図はS+Si、 52S3−5ZS2および
hh遺遺伝梨型花柱抽出物の遺伝子5153にニコチア
ナ・アラ−タフの未分画花柱に対する抗血清を用いたウ
ェスタンプロットである。 以」二 代理人 弁理士 山木秀策 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、 4 p−■ 箸 稈 ? FIG、IOkh4’−。 才尤・′7°IL−プ又5 FIO,ll 1 2 3 4 ・1巾外・ン AB AB ABAB FIO,I2 2触 ・ブ)2/か S ニコイ′i″す・ 71ノ1ス リコずル・ゴーJ/′
アラ・−々 アビ°つZ−・び′しt−;7ft。 FIG、 13 4K FIG、 14 $真 5153 ― 贅 −3:? 第1頁の続き 0発 明 者 ロスリン ホガート オーストラリ”ロ
ーンガツタ 0発 明 者 マリリン ニー、アン オーストラリー
ダーリン ズ アベニュー 0発 明 者 エリザベス ジー、ウ オーストラリ;
イリアムズ ム、ヤング ニ r ビクトリア 3787 サッサフラス、クーロード
、ロット M γ ビクトリア 3429 サンバリイ、ヒギン47 ど ビクトリア 3132 ノース ミツチャストリー
ト24 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第108251号2
、発明の名称 自家不和合性糖蛋白質 3、補正をする有 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国 コロラド 80301−224
4ボールダー、ミソチェル レーン 3375名称 ア
グリジェネティクス リザーチアソシェイッ リミテッ
ド 代表者 ゾール ジェイ、ハンセン 国籍 アメリカ合衆国 4、代理人 〒530 住所 大阪府大阪市北区西天満4丁目3番17号5、補
正により増加する発明の数:0 6、補正の対象 願書の出願人の代表省の欄、願書のイP先171主張の
出願番号の欄、明細書の図面の簡L’4な説明の欄1図
面、および委任状。 7、補正の内容 (1)明細書第54頁下から6〜4行の[第1図および
第2図はそれぞれ和合性および不和合性の授粉における
花粉管の成長の杖態を示す顕微鏡写真;」を[第1図お
よび第2図の写真はそれぞれ和合性および不和合性の授
粉後の花粉管の形態を示す生物形態図、第1図および第
2図の該写真の左側の図はそれぞれ上記写真を模式的に
表した模式図;」に訂正しまず。 (2)訂正願書、トレーシングペーパーに製果で描いた
正式図面(内容に変更なし)、および委任状(訳文添イ
づ)を別紙のとおり差し出しまず。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、自家不和合性植物の実質的に純粋な形の五−遺伝子
    蛋白質。 2、前記自家不和合性植物が配偶子自家不和合性を示す
    特許請求の範囲第1項に記載の−S−−遺伝子蛋白質。 3、前記自家不和合性植物が胞子体自家不和合性を示す
    特許請求の範囲第1項に記載のΣ−遺伝子蛋白質。 4、前記自家不和合性植物がソラナシー科の一員である
    特許請求の範囲第2項に記載の−S−−遺伝子蛋白質。 5、前記自家不和合性植物がニコチアナ属の一員である
    特許請求の範囲第4項に記載の)−遺伝子蛋白質。 6、前記自家不和合性植物がリコペルシコン属の一員で
    ある特許請求の範囲第4項に記載のΣ−遺伝子蛋白質。 7、前記自家不和合性植物がクルシフニラ科の一員であ
    る特許請求の範囲第3項に記載のΣ−遺伝子蛋白質。 8、前記自家不和合性植物がブランカ属の一員である特
    許請求の範囲第7項に記載の旦−遺伝子蛋白質。 9、ニコチアナ・アラータの5− 遺伝子蛋白質。 ニコチアナ・アラータのh−遺伝子蛋白質、ニコチアナ
    ・アラータのシ、〜遺伝子蛋白質、リコペルシコン・ベ
    ルビアナムの五−遺伝子蛋白質、リコベルシコン・ベル
    ビアナムのh−遺伝子蛋白質。 リコペルシコン・ベルビアナムのh−遺伝子蛋白質、ブ
    ラシカ・オレラシーのb−遺伝子蛋白質。 ブラシカ・カンペストリスのh−遺伝子蛋白質。 もしくはプルナス・アビウムの盈−遺伝子蛋白質のいず
    れかに対する抗体と免疫的に交叉反応する。 自家不和合性植物から精製された蛋白質。 10、前記蛋白質が旦−遺伝子蛋白質である特許請求の
    範囲第9項に記載の蛋白質。 Il、植物の自家不和合性表現型を修飾する方法であっ
    て、旦−遺伝子蛋白質の生物学的に活性な量を授粉前の
    該植物の花柱に適用する工程を包含する方法。 12、前記五−遺伝子蛋白質が修飾される植物の自家不
    和合性遺伝子型と異なる自家不和合性遺伝子型を有する
    植物に由来する特許請求の範囲第11項に記載の方法。 13、修飾される前記植物が遺伝形質的に自家授粉であ
    る特許請求の範囲第11項に記載の方法。 14、)−遺伝子蛋白質の生物学的に活性な量を、花粉
    または発芽花粉管が該)−遺伝子蛋白質と接触する基質
    に適用する工程を包含する方法であって、花粉または増
    殖花粉量が該旦−遺伝子蛋白質との接触により該適用)
    −遺伝子蛋白質と同し自家不和合性遺伝子型の花粉がら
    生じる花粉管の増殖が阻害されるインビトロまたはイン
    ビボの花粉管増殖阻害方法。 15、前記基質が植物花柱である特許請求の範囲第14
    項に記載の方法。 16、前記基質が花粉管増殖平板である特許請求の範囲
    第14項に記載の方法。 1718)緩衝溶液で凍結摩砕花柱を抽出工程。 (bl塩濃度勾配で溶出する陰イオン交換体のイオン交
    換クロマトグラフィーによる抽出物を分画する工程。 (Clクロマトグラフ用支持マトリックスにCon A
    を架橋結合させ水溶液中のα−グリコシドで?容出させ
    るアフィニティークロマトグラフィーにより、工程(b
    lからのΣ−遺伝子蛋白質含有画分を分画する工程。 および (d+工程FC+に由来するクロマトグラフィー画分に
    含まれ45−遺伝子蛋白質を保存し、それにより五−遺
    伝子蛋白質が実質的に純粋な形で得られる工程 を包含する実質的に純粋な形で)−遺伝子蛋白質を調製
    する方法。
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