• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

先端成長から迫る受精卵の極性化機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22K15135
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

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

Principal Investigator

松本 光梨  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10914153)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords胚発生 / 先端成長 / ライブイメージング / 細胞内動態 / シロイヌナズナ
Outline of Research at the Start

多細胞生物の発生は、単細胞である受精卵から始まる。ほとんどの植物の受精卵は、上下に極性化して非対称分裂することで上下軸を形成するが、その仕組みは未だ不明である。代表者は高精細ライブイメージングにより、受精卵が『先端成長』と呼ばれる細胞伸長の仕組みを用いて極性化を果たす可能性を見出した。そこで本研究では、受精を起点とした極性化の仕組みと意義を暴くことを目的として、先端成長における既知の分子機構を基にして、受精卵の極性化機構に迫るとともに、それが受精を起点としてどのように駆動されるかを解明する。さらに、その機構が受精卵内部をどのように偏らせ、異なる性質をもつ娘細胞を生むかにも迫る。

Outline of Annual Research Achievements

シロイヌナズナ受精卵は、受精後、細胞伸長し、その後の非対称分裂を経て、上下に二つの娘細胞を作り出す。近年、代表者らは、シロイヌナズナ受精卵の高精細ライブイメージング解析により、細胞伸長の際に細胞内動態が大きく変化することを見出した。例えば、ミトコンドリアは受精卵の上側へ、液胞は下側へと移動し、受精卵は極性化する。また分裂後にこれらのオルガネラは二つの娘細胞に不等分配されることも見出した。娘細胞の違いを生み出す受精卵の極性化および細胞伸長は、植物の形作りの原点といえるが、その詳細な制御機構は未だ不明である。代表者は、受精卵が「先端成長」することに着目し、伸長様式を起点とした受精卵の極性化の分子機構に迫るべく研究を進めている。
代表者は、ライブイメージング解析により、受精卵において、先端成長細胞の特徴であるカルシウム振動が伸長中に起こること、そして受精卵のカルシウム振動が伸長の速度変化と連動していることを明らかにした。また、カルシウム振動がどのようにして受精卵の伸長を制御するかを明らかにすべく、カルシウム非存在下における細胞骨格の挙動を観察した。その結果、受精卵において、カルシウム振動は、受精卵伸長に重要な働きを果たしていることが知られている微小管(Kimata et al., 2016)の配向に影響を与える可能性が示唆された。現在、得られたライブイメージング画像を基に、定量的解析を行うとともに、論文執筆の準備を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ライブイメージング解析と、阻害剤の投与実験を組み合わせることで、Ca振動の受精卵における役割を見出すことができた。さらに、現在、Ca振動が伸長を制御する際に働く実働因子の特定のため、受精卵のトランスクリプトームデータを基に、受精後に発現上昇するCaチャネルや微小管関連因子の変異株の解析に着手している。また、機能重複の可能性がある因子については、多重変異体を作出しているところである。

Strategy for Future Research Activity

変異体の表現型解析および、候補因子の局在・機能解析を進め、Ca振動による受精卵の極性化および伸長の制御メカニズムを明らかにする。最終年度となるため、論文執筆も進める。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Coordinate Normalization of Live-Cell Imaging Data Reveals Growth Dynamics of the <i>Arabidopsis</i> Zygote2023

    • Author(s)
      Kang Zichen、Matsumoto Hikari、Nonoyama Tomonobu、Nakagawa Sakumi、Ishimoto Yukitaka、Tsugawa Satoru、Ueda Minako
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Issue: 11 Pages: 1279-1288

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad020

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comprehensive and quantitative analysis of intracellular structure polarization at the apical?basal axis in elongating Arabidopsis zygotes2023

    • Author(s)
      Hiromoto Yukiko、Minamino Naoki、Kikuchi Suzuka、Kimata Yusuke、Matsumoto Hikari、Nakagawa Sakumi、Ueda Minako、Higaki Takumi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 22879-22879

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50020-8

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ライブイメージングと数理モデルから迫る、シロイヌナズナ受精卵の極性的な伸長機構2024

    • Author(s)
      松本 光梨, 康 子辰, 中川 朔未, 野々山 朋信, 石本 志高, 檜垣 匠, 津川 暁, 植田 美那子
    • Organizer
      第65回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ライブイメージング技術を駆使したシロイヌナズナ受精卵の極性伸長メカニズムの解明2023

    • Author(s)
      松本 光梨, 中川 朔未, 檜垣 匠, 津川 暁, 石本 志高, 野々山 朋信, 康 子辰, 植田 美那子
    • Organizer
      日本植物学会 第87回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Elucidation of elongationmechanism of Arabidopsis zygoteusing image analysis methods basedon live-cell imaging2023

    • Author(s)
      Hikari Matsumoto, Zichen Kang, Tomonobu Nonoyama, Sakumi Nakagawa, Yukitaka Ishimoto, Satoru Tsugawa, Minako Ueda
    • Organizer
      The 33rd International Conference on ArabidopsisResearch (ICAR2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ライブイメージング解析から迫る、シロイヌナズナ受精卵の極性的な伸長機構2023

    • Author(s)
      松本 光梨, 中川 朔未, 檜垣 匠, 津川 暁, 石本 志高, 野々山 朋信, 康 子辰, 植田 美那子
    • Organizer
      第64回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ライブイメージング技術と顕微操作の統合により迫る細胞内ダイナミクス2022

    • Author(s)
      松本 光梨, 中川 朔未, 檜垣 匠, 津川 暁, 石本 志高, 野々山 朋信, 康 子辰, 田中 美虹, 植田 美那子
    • Organizer
      日本植物学会 第86回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi