Developmental profiles of fused cells produced by fusion of plant zygotes with somatic protoplasts
| Project/Area Number |
21K15126
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
戸田 絵梨香 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特別研究員 (50783065)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 受精卵 / 体細胞 / 配偶子 / プロトプラスト / イネ / 発生 / トランスクリプトーム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、花から単離した卵細胞と精細胞を電気的に融合し受精卵を作出するin vitro受精系を用いて、作出した受精卵にさらに体細胞組織由来のプロトプラストを融合させることで、融合細胞（融合受精卵）を作出し、それらの発生解析を行う。これにより、エピゲノム修飾状態の異なる細胞の融合が、植物受精卵の発生プロファイルにどのような影響を及ぼすかについて、実験発生学的に明らかにすることを目的とした。また、融合受精卵の遺伝子発現解析を行い、それらを受精卵との比較解析に用いることで、受精卵発生を司る分子基盤を浮かび上がらせ、その解明につなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
受精卵は分化全能性を有し、かつ、次世代個体となる最初の細胞である。被子植物において、子孫を確実に形成するためには、受精卵・胚発生過程が厳密な転写制御下で進行すると予想される。一方で、植物受精卵の可塑性（多能性）やその維持・制御を司る分子機構については不明な点が多い。そこで本研究では、植物受精卵の可塑性を実験発生学的に明らかにすることを目的として、イネ受精卵（卵細胞×精細胞）に対して体細胞プロトプラストを融合した融合細胞（融合受精卵）を作出し、その発生過程を観察した。葉肉細胞プロトプラストを融合した融合受精卵の多くが発生不全を示した一方で、胚盤カルスプロトプラストの融合受精卵では、分裂・発生を進行する個体が高い割合で観察された。また、半数体イネ由来の葉肉細胞プロトプラストを融合に用いた場合、分裂・発生を示す個体がみられた。これらの結果より、融合する体細胞プロトプラストの種類あるいは融合受精卵を構成する配偶子と体細胞のゲノム比率によって、融合受精卵が異なる発生プロファイルを示すことが明らかとなった。このことから、葉肉細胞プロトプラストで特異的あるいは高発現している遺伝子群が、受精卵の可塑性を負に制御し、分裂・発生に異常を引き起こしている可能性が考えられた。そこで、葉肉細胞および胚盤カルスのトランスクリプトーム解析を実施し、現在、雌雄配偶子および受精卵との発現比較解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
融合する体細胞プロトプラストの種類あるいは融合受精卵を構成する配偶子と体細胞のゲノム比率によって、融合受精卵がどのような発生プロファイルを示すのかが明らかになりつつある。これら発生解析に加えて、トランスクリプトームデータの解析を進めることで、植物受精卵の発生制御に関与する、あるいは、植物受精卵の可塑性を負に制御する遺伝子群の探索・同定を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
①融合受精卵の発生解析：研究成果をまとめるにあたり、追加実験等を進める。
②融合受精卵のトランスクリプトーム解析：受精卵との比較解析を行うことによって、受精卵発生制御に関与する遺伝子群の探索・同定に取り組む。
②異種組み合わせによる融合受精卵の作出およびその発生解析：異種融合受精卵の発生プロファイルやゲノム脱落の有無などを解析する。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Plant genome engineering from lab to field-a Keystone Symposia report2021
Author(s)
Cable J, Ronald PC, Voytas D, Zhang F, Levy AA, Takatsuka A, Arimura S, Jacobsen SE, Toki S, Toda E, Gao C, Zhu J, Boch J, Van Eck J, Mahfouz M, Andersson M, Fridman E, Weiss T, Wang K, Qi Y, Jores T, Adams T, Bagchi R
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Journal Title
Annals of the New York Academy of Sciences
Volume: 1506
Issue: 1
Pages: 35-54
DOI
Related Report
Open Access / Int'l Joint Research
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