明治大学
基礎生物学研究所
金沢大学
立教大学
理化学研究所
明治大学 越水静助教・矢野健太郎教授、基礎生物学研究所 南野尚紀特任助教・海老根一生助教・上田貴志教授、金沢大学 西山智明助教、立教大学 養老瑛美子助教・榊原恵子准教授、理化学研究所 佐藤繭子技師・若崎眞由美テクニカルスタッフ・豊岡公徳上級技師ら共同研究チームはこのたび、オミクス解析によるスクリーニングから、ゼニゴケにおいて精子形成に関与する新規因子
BLD10を発見しました。さらに、
BLD10遺伝子の精子形成における機能は、
BLD10遺伝子が分子進化した結果、祖先機能に加えて新たに獲得した機能である可能性を示しました。
本研究成果は、英国の国際雑誌「
New Phytologist」2022年8月3日付（日本時間８月4日付）に掲載されました（オンライン版が2022年7月16日に先行公開されました）。
本研究では、オミクスデータを活用し、それらを統合解析することで、効果的に目的遺伝子をスクリーニングしました。機能解析については、遺伝子導入系が確立されており、精子を形成するゼニゴケとヒメツリガネゴケを使用すること、および高い観察技術によって可能となりました。特に連続切片自動撮像システムを搭載した電子顕微鏡を用いて連続切片観察を行うことで、基底小体周辺の構造の詳細な解析に成功しました。
【本研究のポイント】
・公開されているオミクスデータや複数のインシリコ解析を組み合わせることにより、精子の形成に関与する候補因子
BLD10を選抜した。
・コケ植物の中でも特に様々な実験手法の適用が可能なゼニゴケとヒメツリガネゴケにおいて
BLD10遺伝子の機能を解析した結果、
BLD10遺伝子は鞭毛の形成起点である基底小体の構造維持に機能し、
BLD10遺伝子の変異体（
bld10変異体）では、基底小体の崩壊と、鞭毛の形成不全を引き起こした。
・ゼニゴケの
bld10変異体は、通常、精子形成中に起きる核の凝集および伸長と、細胞質の消失に異常を示し、精子形成に著しい欠陥が見られた（図1B）。
・ゼニゴケやヒメツリガネゴケの
BLD10遺伝子は、動物やクラミドモナスで基底小体の形成に機能する
BLD10/
CEP135ファミリー遺伝子のオーソログである。
・陸上植物の
BLD10遺伝子は、陸上植物に近縁な藻類よりも進化速度が約２倍に上昇していることから、ゼニゴケの精子形成時における機能は、急速な分子進化の結果新規に獲得した可能性がある。
図1. ゼニゴケ精子の表現型解析
A, ゼニゴケ精子の模式図。
B, 野生株（左）および
bld 10変異体（中央、右）の精子。
青：核（Hoechst33342）; スケールバー：10 μm。
