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Publicly Offered Research

Project AreaIntrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
Project/Area Number 22H04715
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

犬飼 義明  名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 教授 (20377790)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsイネ / 側根原基 / 発生 / 可塑性 / 分子機構 / 側根 / 遺伝子発現 / 環境応答
Outline of Research at the Start

イネ科作物の側根には形態的に大きく異なる2種類の側根が存在し、土壌環境に応じてその割合を大きく変化させる。興味深いことに、途中まで一方の側根原基の発生が進行した後であっても、その後の環境変動により可塑的にもう一方の側根原基へと形態を変化させる能力を植物は有している。本研究では、形態変化を促す栽培環境下にて種々のマーカー遺伝子群の発現変動性等を精査し、側根原基形成の周期変調メカニズムの解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

イネ科作物の側根には形態的に大きく異なる2種類の側根が存在し、土壌環境に応じてその割合を大きく変化させる。興味深いことに、途中まで一方の側根原基の発生が進行した後であっても、その後の環境変動により可塑的にもう一方の側根原基へと形態を変化させる能力を植物は有している。本研究では、形態変化を促す栽培環境下にて種々のマーカー遺伝子群の発現変動性等を精査し、側根原基形成の周期変調メカニズムの解明を目指した。
昨年度に引き続き、S型からL型側根原基への発生周期の変調過程を、1)細胞分裂位置・方向マーカー遺伝子群、2)組織特異的マーカー遺伝子群、3)L型化の鍵遺伝子群、および4)オーキシン応答性マーカーを用いて各発生過程での相違性を理解することを試みた。その結果、S型からL型へと側根原基の発生パターンを変調させた際には、まず原基全体での細胞分裂が一旦停止するとともに、オーキシンシグナルやL型側根の誘導因子であるOsWOX10の発現が原基基部側で促されることが判明した。その後、主に内皮細胞層にて発現するOsSCRの発現強度、および根冠領域で発現するOsNAC7の発現領域がそれぞれ変化し、これらの過程を経た後に細胞分裂が再活性化され、並層分裂により細胞層数が増加することで最終的にL型側根原基が完成することが明らかとなった。
側根原基が形成される種子根の直径は500μm以上あり非常に大きいため、上記の解析にあたっては、発生中の側根原基を含む種子根の横断切片を作製し観察に用いてきた。そのため、同一の側根原基を対象として発生パターンの変動は追えていないのが現状であった。これに関して、直径約150μm のL 型側根の根端を切除することでも、その近傍部位からL 型側根原基の形成を誘導できることを確認し、これにより同一原基の発生時におけるタイムラプス画像を取得することに成功した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Age-dependent analysis dissects the stepwise control of auxin-mediated lateral root development in rice2023

    • Author(s)
      Yamauchi, T., Tanaka, A., Nakazono, A. and Inukai, Y.
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 194 Issue: 2 Pages: 819-831

    • DOI

      10.1093/plphys/kiad548

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Auxin distribution in lateral root primordium development affects its size and lateral root diameter in rice2022

    • Author(s)
      2)Kawai, T., Akahoshi, R., Shelley, I. J., Kojima, T., Sato, M., Tsuji, H. and Inukai, Y.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 834378-834378

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.834378

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] イネの側根原基に見られる可塑的な発生機構の解析2023

    • Author(s)
      櫛田聖也・赤星良輔・河合翼・井成(池田)真由子・犬飼義明
    • Organizer
      日本育種学会第144回講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 少しずつ分かってきたイネ側根メリステムサイズのフレキシブルな制御機構2023

    • Author(s)
      犬飼義明
    • Organizer
      遺伝研研究集会「イネ分子遺伝学の再興」-発生学研究の真価-
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] イネの側根原基に見られる発生パターン変調機構の解析2022

    • Author(s)
      赤星良輔・河合翼・井成(池田)真由子・佐藤萌子・辻寛之・高橋(野坂)実鈴・高橋宏和・佐藤豊・中園幹生・犬飼義明
    • Organizer
      第142回日本育種学会講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] イネの側根の形が決まるしくみを時系列で明らかに ~養水分の吸収効率を改良する育種への応用に期待~

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload_images/20231031_nubs.pdf

    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

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

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