2つの鍵穴をもつ転写因子が父鍵と母鍵と結合することで胚の体軸が形成される

• Project Area: Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction
• Project/Area Number: 17H05838
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 植田 美那子 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任講師 (20598726)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 父母性因子 / 転写因子 / 植物胚 / 植物 / 父母因子 / 胚発生

Outline of Annual Research Achievements

有性生殖を行う多くの被子植物では、父親が作る精細胞と、母親が作る卵細胞が融合することで、新しい世代である受精卵が生まれ、それが細胞内極性の獲得から始まる一連の体軸形成過程を経ることで、適切な植物体の形を作り上げる。この発生の初期過程において、父母に由来する因子群が胚発生の何を担うかを理解するべく、被子植物であるシロイヌナズナにおいて、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子と父親（精細胞）からのみ持ち込まれる偽キナーゼであるSSP、母親（卵細胞）のみに由来するHDG11/12転写因子の三者に着目して研究をおこなった。それぞれの相互作用を詳細に判定するとともに、各因子の変異体や機能改変株を用いて精査した結果、これらが協調的に働くことで、WOX8遺伝子の転写が活性化され、受精卵の極性や胚の体軸が確立されることが明らかになった。また、これらの下流で、受精卵の極性化から始まる体軸形成が駆動される動態を可視化する方策として、シロイヌナズナを用いて、植物の受精卵の内部を高精細にライブイメージングする方法論を構築した（Ueda et. al., 2020）。この新規ライブイメージング手法や、これを用いて見出した細胞内動態について、多くの国内外の学会で発表するとともに、学術誌での公表にも至った（Kimata and Ueda, 2020）。さらに、さまざまな細胞内事象を可視化したマーカーの構築を進めており、これらをライブイメージングすることで見出した体軸形成過程の詳細について、現在論文を執筆中である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Institute of Plant Sciences Paris Saclay(フランス)
• [Int'l Joint Research] University of Warwick(英国)
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute (GMI)(オーストリア)
• [Int'l Joint Research] Freiburg University(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Ghent University(ベルギー)
• [Journal Article] Live-Cell Imaging of Zygotic Intracellular Structures and Early Embryo Pattern Formation in Arabidopsis thaliana (2020)
  • Author(s): Ueda Minako、Kimata Yusuke、Kurihara Daisuke
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2122 Pages: 37-47
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0342-0_4
  • ISBN: 9781071603413, 9781071603420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intracellular dynamics and transcriptional regulations in plant zygotes: a case study of Arabidopsis (2020)
  • Author(s): Kimata Yusuke、Ueda Minako
  • Journal Title: Plant Reproduction Volume: - Issue: 2 Pages: 89-96
  • DOI: 10.1007/s00497-020-00389-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New cues for body axis formation in plant embryos (2019)
  • Author(s): Ueda Minako、Berger Frederic
  • Journal Title: Current Opinion in Plant Biology Volume: 47 Pages: 16-21
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2018.08.005
  • NAID: 120006650158
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote (2017)
  • Author(s): Ueda M, Aichinger E, Gong W, Groot E, Verstraeten I, Vu LD, De Smet I, Higashiyama T, Umeda M, Laux T
  • Journal Title: Genes & Development Volume: 31 Issue: 6 Pages: 617-627
  • DOI: 10.1101/gad.292409.116
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In Vitro Ovule Cultivation for Live-cell Imaging of Zygote Polarization and Embryo Patterning in <em>Arabidopsis thaliana</em> (2017)
  • Author(s): Kurihara Daisuke、Kimata Yusuke、Higashiyama Tetsuya、Ueda Minako
  • Journal Title: Journal of Visualized Experiments Volume: なし Issue: 127
  • DOI: 10.3791/55975
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Live-cell imaging of the polarization dynamics of plant zygote: Polar vacuolar distribution is essential for accurate asymmetric division (2019)
  • Author(s): Minako Ueda、Yusuke Kimata、Takehide Kato、Takumi Higaki、Daisuke Kurihara、Shoji Segami、Miyo Terao Morita、Masayoshi Maeshima、Seiichiro Hasezawa、Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Live-cell imaging of the intracellular dynamics of Arabidopsis zygote (2019)
  • Author(s): Yusuke Kimata、Takumi Higaki、Daisuke Kurihara、Takehide Kato、Shoji Segami、Miyo Terao Morita、Masayoshi Maeshima、 Seiichiro Hasezawa、Tetsuya Higashiyama、Minako Ueda
  • Organizer: Plant Morphodynamics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Live-cell imaging of the polarization dynamics of Arabidopsis zygote (2019)
  • Author(s): Minako Ueda、Yusuke Kimata、Takumi Higaki、Daisuke Kurihara、Takehide Kato、Shoji Segami、Miyo Terao Morita、Masayoshi Maeshima、Keiko Kuwata、Takamasa Suzuki、Ayato Sato、Moe Yamada、Seiichiro Hasezawa、Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: FASEB Mechanisms in Plant Development meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Live-cell imaging of the polarization dynamics of Arabidopsis zygote (2019)
  • Author(s): Yusuke Kimata、Takehide Kato、Takumi Higaki、Daisuke Kurihara、Tomomi Yamada、Shoji Segami、Miyo Terao Morita、Masayoshi Maeshima、Seiichiro Hasezawa、Keiko Kuwata、Ayato Sato、Takamasa Suzuki、Moe Yamada、Tomokazu Kawashima、Frederic Berger、 Yoshikatsu Sato、Masao Tasaka、Tetsuya Higashiyama、Minako Ueda
  • Organizer: Principles of Pluripotent Stem Cells Underlying Plant Vitality
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Live-cell imaging of the axis formation in Arabidopsis zygote. (2017)
  • Author(s): Ueda, M., Kimata, Y., Higaki, T., Kawashima, T., Kurihara, D., Sato, Y., Yamada, T., Hasezawa, S., Berger, F., Higashiyama, T.
  • Organizer: 28th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Live-cell imaging of the plant axis formation responding to fertilization signals. (2017)
  • Author(s): Kimata, Y., Higaki, T., Kawashima, T., Kurihara, D., Sato, Y., Yamada, T., Hasezawa, S., Berger, F., Higashiyama, T., Ueda, M.
  • Organizer: International Symposium on Imaging Frontier 2017 (ISIF2017)
  • Invited
• [Presentation] 受精による細胞極性の破壊と再構成（ライブイメージングで迫る受精前後の細胞内変化） (2017)
  • Author(s): 植田美那子, 木全祐資, 加藤壮英, 桧垣匠, 山田朋美, 栗原大輔, 森田（寺尾） 美代, 馳澤盛一郎, 東山哲也, 田坂昌生.
  • Organizer: 日本植物学会第81回大会
• [Remarks] 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（植田美那子）
  • URL: http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/members/m-ueda/