| Project Area | Remodeling Plant Reproduction System by Cell Fate Manipulations. |
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| Project/Area Number |
20H05779
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Mizuta Yoko 名古屋大学, 高等研究院・ITbM, 特任助教 (70645142)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥47,710,000 (Direct Cost: ¥36,700,000、Indirect Cost: ¥11,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
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| Keywords | 花粉 / イメージング / 一過的導入 / 植物 / 生殖 / 一過的遺伝子導入 / 植物生殖 / 一過的遺伝子発現 / 遺伝子発現解析 / 花粉管 / 運命決定 / 遺伝子導入 |
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| Outline of Research at the Start |
花を咲かせる植物のオスの配偶体は花粉と呼ばれ、1細胞が2回分裂することで、配偶子である精細胞が形成される。この分裂では栄養細胞と精細胞という、全く異なる性質と運命を持つ細胞ができる。しかし、それぞれの細胞の運命決定のしくみや、受精能を獲得するしくみについては、未だ不明な点が多い。本研究ではこれらの謎に答えるため、独自のイメージングと遺伝子導入法により、花粉の細胞運命と受精能獲得の分子メカニズムを明らかにし、受精を制御することを試みる。将来的には育種や生殖技術への応用、展開を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, some Nicotiana benthamiana fluorescent marker lines were developed. We established a method to observe and analyze pollen and pollen tube development using confocal microscopy with flourescent markers for a long period. We also transiently introduced genes into pollen and evaluated their effects on gene function and phenotype. Our results indicate that the position of the pollen nucleus at the first division is important for the differentiation of generative cell and vegetative cell. Gene-introduced pollen grains were isolated and gene expression analysis from a small number of gene-introduced pollen grains was performed by RNA-seq analysis. Furthermore, a method for automated isolation of transiently gene-introduced pollen was established. Pollination of the isolated pollen was used to evaluate pollen tube germination and following aspects. Some of the results of this research were reported in several articles and at conferences.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
花粉は被子植物に共通の器官である。よって、花粉の形成過程を知ることは、被子植物の生殖を知る上で重要である。また、作物の生産性の向上や不稔性の打破など、農業や育種にも重要である。本研究では、花粉に一過的な遺伝子導入を行うことで、生きたまま花粉の発生過程における遺伝子発現や形態変化を解析できるようになった。また、遺伝子導入された花粉を選抜し受粉することで、受精までを観察可能なことが示された。本研究の手法や知見を用いることで、今後は発生、分化に関わる遺伝子の調査や、種間の比較解析の研究などが促進されると期待される。
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