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花器官の数と配置の決まり方:発生過程の数理モデルによる理解

Research Project

Project/Area Number 12J01243
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 植物分子生物・生理学
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

北沢 美帆  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords数理モデル / 被子植物 / 形態形成 / 花器官数 / キンポウゲ科 / 花器官
Outline of Annual Research Achievements

萼片や花弁といった花器官の数は、被子植物門の大多数を占める真正双子葉植物では5個(五数性)であることが多い。四数性の花が次いで多く、六・七数性や、単子葉植物で多い三数性の花は真正双子葉植物では少ない。一方で、種によっては同一種・同一個体群でも花器官の数に大きなばらつきが見られる。大きさも形も違う多種多様な花で花器官数が同じであるのは、発生過程に特定の数になりやすい性質があるのではないだろうか。基本数は同じ五であるのに、ばらつきの大きさが異なるような状況は、どのような発生過程のパラメータが変化することで起こるのだろうか。
本研究は、数理モデルを用いた花器官の数が決定する条件の探索と、実地観察による花器官数のばらつきの調査の二つの項目からなる。数理モデルについては過去二年の間に、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数が決まる条件を準解析的に解く方法を見出した。その結果として主要なモデルパラメータに対し四数性と五数性が六・七数性に比べ広い範囲で現れることを示した。当該年度においては、これらの結果を論文にまとめ、受理された。
並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科植物(イチリンソウ属、キンポウゲ属、セツブンソウ属)について花器官数の調査を行った。当該年度を含む三年間の実地調査の結果、花器官数のばらつき方は多くの場合左右非対称(花器官数が増えることは多いが減ることは稀)であり、正規分布ではなかった。発生過程と対応付き、分布を再現するモデルとして花器官の発生運命の決定機構(ABCモデル)に基づく分布を提案し、統計的モデル選択により複数のモデルと比較した結果、最適なモデルであることが示された。これらの結果を論文にまとめて出版した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] A Dynamical Phyllotaxis Model to Determine Floral Organ Number2015

    • Author(s)
      Kitazawa, M. S. and Fujimoto, K.
    • Journal Title

      PLoS Computational Biology

      Volume: 11(5) Issue: 5 Pages: 3144-3150

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1004145

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Developmental basis for stochasticity in floral organ numbers2014

    • Author(s)
      Kitazawa, M. S. and Fujimoto, K.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Sciences

      Volume: 5 Pages: 545-545

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00545

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] A developmental model for variation in floral organ numbers2014

    • Author(s)
      Kitazawa, Miho and Fujimoto, Koichi
    • Organizer
      5th Meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • Place of Presentation
      Universitat Wien, ウィーン, オーストリア
    • Year and Date
      2014-07-22 – 2014-07-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 花器官の数の決まり方 : Douady & Couderの数理モデルの発展2014

    • Author(s)
      北沢美帆
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県富山市)
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] A theoretical study of the developmental properties that determine floral organ number花器官の数はどのような発生過程から決まるのか2013

    • Author(s)
      Miho Kitazawa
    • Organizer
      日本発生生物学会第46回年会
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ (島根県松江市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 花器官の数と配置を決める発生過程のダイナミクス2012

    • Author(s)
      北沢美帆
    • Organizer
      日本植物学会第76回大会
    • Place of Presentation
      兵事県立大学書写キャンパス
    • Year and Date
      2012-09-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A developmental kinetics that robustly determines floral organ number2012

    • Author(s)
      Miho Kitazawa
    • Organizer
      The fourth meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • Place of Presentation
      リスボン大学(ポルトガル)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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