Studies on the developmental mechanism and evolutionary basis of a novel plant meristematic tissue for vegetative propagation
| Project/Area Number |
23K21318
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| Project/Area Number (Other) |
21H02513 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
木村 成介 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝比奈 雅志 帝京大学, 理工学部, 教授 (00534067)
武田 征士 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (90508053)
工藤 洋 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 再生繁殖芽 / 栄養繁殖 / 新奇器官 / 植物 / 水陸両生植物 |
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| Outline of Research at the Start |
北米原産の水陸両生植物Rorippa aquaticaは、有性生殖能を失っており、茎生葉からの個体再生による栄養繁殖に依存している。最近、この植物の茎生葉に栄養繁殖のための特別な器官「再生繁殖芽」を持つことを発見した。この器官は、他の植物にはない新奇なもので、水環境への適応によって進化した可能性がある。本研究では、再生繁殖芽の発生メカニズムや進化的背景の分子基盤を明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水陸両生植物のRorippa aquaticaで発見された、栄養繁殖に関わる新奇器官「再生繁殖芽」の発生メカニズ ムや進化的背景の分子基盤を明らかにすることを目的として研究を進めている。令和4年度においては、以下の2項目の研究を進めた。
(1) 「再生繁殖芽の休眠打破のメカニズムの解明」：再生繁殖芽は、茎生葉が脱離して水がある環境におかれると、休眠が打破されて急速に成長が再開する。この休眠が打破されるメカニズムを明らかにするため、経時的なトランスクリプトーム解析を行った。脱離後、水分がある状況(休眠が打破される)と、水分がない状況(休眠が打破されない)の遺伝子発現を経時的比較したところ、アブシシン酸関係の遺伝子群が関与していることが示唆された。そこで、再生繁殖芽をアブシシン酸で処理したところ、成長を阻害することができた。以上の結果は、アブシシン酸が再生繁殖芽を休眠状態にしており、茎生葉が脱離して水分がある状況におかれるとアブシシン酸レベルが減少することで休眠が打破させることを示唆している。また、茎生葉が花茎から脱離しないかぎり、水で処理しても成長が再開することはないため、傷（脱離）が成長を誘導していると考えらえる。実際遺伝子発現解析から、脱理後に傷応答関係の遺伝子群の発現が上昇していることがわかった。
(2) 植物における再生繁殖芽の存在の普遍性の調査：イギリスとの共同研究により、再生繁殖芽が他の植物に存在するかを調べるため、幅広くアブラナ科植物を調査した。しかしながら、再生繁殖芽に相当する器官はRorippa aquatica以外では観察されなかった。 現在、さらに探索しているところであるが、以上の結果は、再生繁殖芽が珍しいものであることを示唆しており興味深い。
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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
研究項目(1) の「再生繁殖芽の休眠打破のメカニズムの解明」については、経時的なトランスクリプトーム解析によりアブシシン酸が再生繁殖芽を休眠状態にしていることを明らかにできた。また、研究項目(2)の「植物における再生繁殖芽の存在の普遍性の調査」については、イギリスとの共同研究当初の目的はほぼ達成することができた。以上のことから、本研究は概ね計画通り、かつ、順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度については、今年度に実施した研究項目について引き続き取り組むとともに、「再生繁殖芽と離層の形成を司る遺伝子制御ネットワークの解明」に取り組む。これまでの研究で、再生繁殖芽の発生する時期および位置の詳細が明らかになりつつあるので、RNA-seq解析により、発生過程のトランスクリプトーム解析を行う予定である。再生繁殖芽の発生や離層形成に重要な遺伝子群を同定したい。研究成果は積極的に学会等で発表してフィードバックをえる。また、次年度は論文化に向けてデータの整理や執筆を開始する。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
