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Ploidy effects on root growth and chromosome behavior in Arabidopsis thaliana

Research Project

Project/Area Number 19K06718
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionKanagawa University

Principal Investigator

Iwamoto Akitoshi  神奈川大学, 理学部, 教授 (60434388)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsゲノム倍数化 / シロイヌナズナ / 高次倍数化 / 同質倍数化 / 成長解析 / FISH / Whole Mount FISH / 染色体束化 / 根端成長 / 培地固化剤 / 寒天 / ゲランガム / Whole-mount FISH / 根端成長解析
Outline of Research at the Start

植物のゲノムが高次倍数化した場合、成長にどのような影響が出るか、また染色体の動態とどのような関連があるかは十分には明らかになっていない。本研究では、細胞動力学的手法と独自の数理モデルを組み合わせた解析によって、シロイヌナズナの高次倍数体の根端成長を解析する。これにより、高次倍数化が根端成長のどの側面(細胞増殖、体積増大、器官維持)に、どのような根端の位置で影響しているかを明らかにする。さらに高次倍数体における染色体の動態を解析し、数理モデル解析により明らかになった成長変化との関連性も検討する。

Outline of Final Research Achievements

We performed root growth analysis of the diploid and autopolyploid series of Arabidopsis thaliana using the kinematic method on the cellular basis. The analysis revealed that the autopolyploidization to the tetraploid promoted cell volume growth while it suppressed cell proliferation. In the high polyploids, the autopolyploidization suppressed both cell volume growth and cell proliferation. FISH analysis of cauline leaf cells with centromere-specific probes suggested a possible correlation between the growth properties of the autopolyploid series and the chromosome polytenization.
Then, we directly analyzed the chromosome polytenization in the root tip of Arabidopsis using the whole-mount FISH technique. The results showed that the chromosomes were polytenized and the degree of polytenization was almost the same among the autopolyploids in the cell proliferation zone. In contrast, the chromosomes of high polyploids more polytenized than those of the tetraploid in the volume growth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

染色体が通常より増えるゲノム倍数化は、植物では一般的に起きる。本研究により、ある程度までの倍数化は細胞体積の増大をもたらすが、ゲノム倍数化が進み過ぎると細胞増殖と体積増大の両方が抑制されることが示された。また、この成長の抑制は増えた染色体同士が互いにくっつく染色体束化と関連することを明らかにした。この成果は、将来的にゲノム倍数化を利用した生産性の高い新品種の開発などにつながるという意義がある。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] コルヒチンを用いたシロイヌナズナ (Arabidopsis thaliana) 4 倍体及び 8 倍体の効率的な作出方法2021

    • Author(s)
      菊池涼夏, 岩元明敏
    • Journal Title

      Science journal of Kanagawa University

      Volume: 32 Pages: 81-86

    • NAID

      120007140434

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Quantitative analysis of chromosome polytenization in synthetic autopolyploids of Arabidopsis thaliana2020

    • Author(s)
      Suzuka Kikuchi, Akitoshi Iwamoto
    • Journal Title

      Cytologia

      Volume: 85 Issue: 3 Pages: 189-195

    • DOI

      10.1508/cytologia.85.189

    • NAID

      130007907411

    • Related Report
      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 染色体束化がシロイヌナズナ倍数体における根端成長に及ぼす影響の解析2022

    • Author(s)
      菊池涼夏, 坂本卓也, 松永幸大, 杉山宗隆, 岩元明敏
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 培地固化剤がシロイヌナズナ倍数体の根端伸長に及ぼす影響の解析2021

    • Author(s)
      菊池涼夏、西本右子、堀内有紗、岩元明敏
    • Organizer
      植物の栄養研究会 第6回研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 培地固化剤がシロイヌナズナ倍数体の根端成長に与える影響の解析2021

    • Author(s)
      菊池涼夏、西本右子、堀内有紗、岩元明敏
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノム倍数化がシロイヌナズナの根端成長及び染色体の束化に与える影響の定量的解析2021

    • Author(s)
      菊池涼夏、杉山宗隆、岩元明敏
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 高次倍数化が根端成長に及ぼす影響の解析2020

    • Author(s)
      菊池涼夏、杉山宗隆、岩元明敏
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ倍数体における根端成長と染色体の束化の定量的解析2020

    • Author(s)
      菊池涼夏、杉山宗隆、岩元明敏
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ゲノム倍数化がシロイヌナズナの根端成長へ及ぼす影響の定量的解析2019

    • Author(s)
      菊池涼夏、杉山宗隆、岩元明敏
    • Organizer
      第19回細胞周期合同セミナー
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ倍数体系列の根端成長及び染色体動態の解析2019

    • Author(s)
      菊池涼夏、杉山宗隆、岩元明敏
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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