単子葉植物の初期胚発生とオーキシン:invitro受精系を用いた解析

• Project/Area Number: 17027022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 小柴 共一 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80117704)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 龍史 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (50285095)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: オーキシン / 肺発生 / 単子葉植物 / マイクロアレイ / 受精 / 胚発生

Research Abstract

1.イネin vitro受精系の確立:前年度に引き続きイネin vitro受精系の確立に取り組み、イネ受精卵の球状胚への培養に成功した。このin vitro受精卵の発生過程は、形態的に胚嚢内における受精卵発生様式とほぼ同様に進行した。このことから、イネin vitro受精法で作出された受精卵の発生様式は、少なくとも受精卵から球状胚への発生過程では、植物体内における胚発生の特性を反映していると考えられる。
2.受精卵第一分裂機構の解析:受精卵の第一分裂過程の連続観察系の確立、および、受精点と第一分裂面の位置関係解明のために研究を進めた。その結果、イネ受精卵の第一分裂過程の連続観察に成功し、受精卵におけるオルガネラの再構成過程が観察可能となった。
3.イネ幼葉鞘先端で特異的に発現する遺伝子の同定:イネ幼葉鞘先端においてIAAの生合成が行われていることから、幼葉鞘先端部および基部を材料にマイクロアレイ解析を行った。その結果、発現レベルが先端で10倍以上高い遺伝子が8個、5-10倍増加する遺伝子が18個同定された。
4.DR5::GUS(GFP)導入イネおよびトウモロコシを用いたIAA分布の観察:DR5::GUS導入イネの黄化芽生えにおけるGUS染色パターンを詳細に観察したところ、根の先端および基部付近で強いGUSシグナルが観察されたが、幼葉鞘先端におけるGUSシグナルは観察さなかった。また、トウモロコシへのDR5::GUS、DR5::GFP遺伝子導入を行い、形質転換トウモロコシ(各12ライン)を作製したが、導入遺伝子の発現は認められていない。
5.免疫的手法を用いたIAA合成細胞群の特定:抗IAA飴抗体および抗AtPIN抗体を用いてトウモロコシ幼葉鞘先端を免疫組織化学的に解析した。その結果、先端1mm付近にIAAと推定される強いシグナルが、また下部では維管束に沿った細胞の下側にIAAシグナルが観察され、PINタンパク質の分布もこのようなIAAの分布と同じ位置に観察されている。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of an in vitro fertilization system in rice (Oryza sativa L.). (2007)
  • Author(s): Uchiumi, T., Uemura, I., Okamoto, T.
  • Journal Title: Planta (in press)
• [Journal Article] Ectopic Expression of ABA2/GINI in Arabidopsis Promotes Seed Dormancy and Stress Tolerance. (2007)
  • Author(s): Lin, P.-C., Hwang S.-G., Endo, A., Okamoto M., Koshiba, T., Cheng, W.-H.
  • Journal Title: Plant Physiol. 143 Pages: 745-758
• [Journal Article] Red light causes a reduction in IAA levels at the apical tip by inhibiting de novo biosynthesis from tryptophan in maize coleoptiles. (2006)
  • Author(s): Nishimura, T., Mori, Y., Furukawa T., Kadota, A., Koshiba, T.
  • Journal Title: Planta 224 Pages: 1427-1435
• [Journal Article] A plant growth retardant uniconazole is a potent inhibitor of ABA catabolism in Arabidopsis. Biosci. (2006)
  • Author(s): Saito, S., Okamoto M, Shinoda, S., Kushiro T., Koshiba T., Kamiya Y., Hirai N., Todoroki, Y., Sakata, K., Nambara, E., Mizufani.M.
  • Journal Title: Biotech. Biochem. 70 Pages: 1731-1739
• [Journal Article] CYP707A1 and CYP707A2, which encode ABA 8'-hydroxylases, are indispensable for a proper control of seed dormancy and germination in Arabidopsis. (2006)
  • Author(s): Okamoto, M., Kuwahara A., Seo, M., Kushiro, T., Asami, T., Hirai, N., Kamiya Y., Koshiba, T., Nambara, E.
  • Journal Title: Plant Physiol. 141 Pages: 97-107
• [Journal Article] Isolation of gametes and central cells from Oryza sativa L. (2006)
  • Author(s): Uchiumi, T., Komatsu, S., Koshiba, T., Okamoto, T.
  • Journal Title: Sex. Plant Reprod 19 Pages: 37-45
• [Journal Article] CYP707A3, a major ABA 8'-hydroxylase involved in dehydration and rehydration response in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • Author(s): Umezawa T., Okamoto M., Kushiro, T., Nambara E., Oono Y., Seki M., Kobayashi, M., Koshiba, T., Kamiya, Y., Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant J. 46 Pages: 171-182
• [Journal Article] Abscisic acid and stress treatment are essential for the acquisition of embryogenic competence by carrot somatic cells. (2006)
  • Author(s): Kikchi, A., Sanuki, N., Higashi, K., Koshiba, T., Kamada, H.
  • Journal Title: Planta 223 Pages: 637-645
• [Journal Article] Effect of-ABA upon anthocyanin synthesis in regenerated torenia shoots. (2006)
  • Author(s): Nagira, Y., IKegami, K., Koshiba, T., Ozeki, Y.
  • Journal Title: J.Plant Res. 119 Pages: 137-144
  • NAID: 10018126337
• [Journal Article] オーキシン、アブシシン酸生合成の分子生物学的研究 (2006)
  • Author(s): 小柴共一
  • Journal Title: 植物の生長調節 41 Pages: 1-10
• [Journal Article] In vitro受精法を用いた被子植物胚発生機構の解析 (2006)
  • Author(s): 岡本龍史, 内海貴夫
  • Journal Title: 植物の生長調節 41 Pages: 75-82
• [Journal Article] Isolation of gametes and central cells from Oryza sativa L. (2006)
  • Author(s): Uchiumi T., Komatsu S., Koshiba T., Okamoto T.
  • Journal Title: Sexual Plant Reproduction (印刷中)
• [Journal Article] Identification of genes that are up- or down-regulated in the apical or basal cell of maize two-celled embryos and monitoring their expressions during zygote development by a cell manipulation- and PCR-based approach. (2005)
  • Author(s): Okamoto T., Scholten S., Lorz H., Kranz E.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 46 Pages: 332-338
  • NAID: 10014431092
• [Journal Article] In vitro fertilization - a tool to dissect cell specification from a higher plant zygote. (2005)
  • Author(s): Okamoto T., Kranz E.
  • Journal Title: Current Science 89 Pages: 1861-1869
• [Journal Article] Vigorous synthesis of indole-3-acetic acid in the apical very tip leads to a constant basipetal flow of the hormone in maize coleoptiles. (2005)
  • Author(s): Mori, Y., Nishimura, T., Koshiba, T.
  • Journal Title: Plant Science 168 Pages: 467-473
• [Journal Article] Interaction of auxin- and ERECTA in elaborating Arabidopsis inflorescence architecture revealed by the activation-tagging of a new member of the YUCCA-family putative flavin monooxygenases. (2005)
  • Author(s): Woodward, C., Bemis, S., Hill, E.J., Sawa, S., Koshiba, T., Torii, K.U.
  • Journal Title: Plant Physiology 139 Pages: 192-203
• [Book] 植物ホルモンの分子細胞生物学 (2006)
  • Author(s): 小柴共一, 神谷勇治, 勝見允行
  • Publisher: 講談社
• [Book] 植物ホルモンの分子細胞生物学 (2006)
  • Author(s): 小柴共一
  • Publisher: 講談社
• [Book] 植物ホルモンの分子細胞生物学 (2006)
  • Author(s): 小柴共一
  • Publisher: 講談社(印刷中)