植物幹細胞におけるミトコンドリア超融合とゲノム増幅仮説の検証
Publicly Offered Research
| Project Area | Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality |
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| Project/Area Number |
18H04831
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
有村 慎一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00396938)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 植物ミトコンドリア / ミトコンドリア / ミトコンドリア融合 / ミトコンドリアゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアをGFPで可視化させた形質転換シロイヌナズナとゼニゴケを用いて，そのメリステムでのミトコンドリアの形態と動態の観察を行った．当初予想した巨大ミトコンドリアは報告ほど多数観察される訳ではないようであることが分かった．幹細胞では植物ミトコンドリアゲノムは数百倍に複製増殖され超多倍数体状態を形成し、その後連続する細胞分裂時には分配するに任せる例がいくつか報告されている。本研究ではシロイヌナズナC24を用いて，脱分化カルス化の過程でのミトコンドリアゲノムと核ゲノムのコピー数変化をqPCR法と単離ミトコンドリアの蛍光イメージングによる解析検証を行った．その結果，脱分化の過程で核ゲノムコピー数と比較したミトコンドリアDNAコピー数の顕著な増加が観察された．つまり，これから分裂増殖を行う細胞となる過程で，核ゲノムの増幅以上にミトコンドリアゲノムが増幅することがシロイヌナズナにおいても確認された．また，この脱分化/カルス化の過程で「DNA/核様体を保持するミトコンドリア」の数の割合も増加することが明らかとなった．細胞融合とその後の再生を通じて，葉緑体はどちらか一方のゲノムになるのと対照的に，ミトコンドリアゲノムは両親のゲノムが著しく組換えを起こす事が報告されている．1990年代にコセナダイコンのミトコンドリアゲノムから，非対称細胞融合によって農業上重要遺伝子である細胞質雄性不稔原因遺伝子候補ORF125を移植したナタネについて，そのゲノム構造と配列を決定した．葉緑体は完全にナタネ配列で，ミトコンドリアゲノム配列も95%ナタネで，ピンポイントにダイコン遺伝子が転移されていることが分かった．この株とイネを用いて，ミトコンドリアゲノム上の標的遺伝子破壊を行った．これにより，雄性不稔性の回復が確認され，ORF125が実際に責任遺伝子であるとの最終同定を行うことができた．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
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[Journal Article] Curing cytoplasmic male sterility via TALEN- mediated mitochondrial genome editing2019
Author(s)
Tomohiko Kazama 1*, Miki Okuno2, Yuta Watari3, Shungo Yanase3, Chie Koizuka4, Yu Tsuruta3, Hajime Sugaya3, Atsushi Toyoda 5, Takehiko Itoh2, Nobuhiro Tsutsumi3, Kinya Toriyama1, Nobuya Koizuka 4* and Shin-ichi Arimura 3,6*
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 5
Issue: 7
Pages: 722-730
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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