Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
植物のライフラインである維管束は、種に固有のネットワーク構造をつくって葉全体に分布している。アブラナ科植物は生体防御に特化したミロシン細胞をもち、維管束に沿って同じようなネットワーク構造を作り、維管束を細菌や昆虫から守っている。成長しても栄養と水分を植物全体に供給できるように、植物は葉の拡大に伴いミロシン細胞と維管束を繰り返し周期的に増設し、ライフラインとその防御システムを構築し続ける。これを「維管束ーミロシン細胞のワイヤリング」と呼ぶ。本研究では、維管束ーミロシン細胞のワイヤリングの統合的な理解を目指す。
植物は、高度に分化した細胞を適切に配置することで、器官と組織を形成し、環境に適応することで個体としての恒常性を維持している。細胞それ自身の分化と細胞の組み合わせで作られるパターン形成がどのように協調的に制御されているのか、ほとんどよくわかっていない。植物の水と栄養を運ぶ維管束とそれに隣接して分化する生体防御を担うミロシン細胞をモデルに、「周期的に形成されるパターン」と「細胞分化」の関係を調べた。本年度は、総括班の支援を受けて、マスター転写因子FAMAの誘導型過剰発現体を用いたシングル核RNA-seq解析を行った。まず初めに、植物体から核を抽出し、RNAの漏出や分解をできる限り抑えた状態で、解析に必要な核を集める方法を確立した。FAMA-sGFP誘導後24時間の植物体を用いて、GFP陽性と陰性が混ざった状態の核をまとめて回収したサンプルと、GFP陽性の核だけをソーティングしたサンプルの二つのサンプルをFACSで回収し、シングル核RNA-seq解析に使用した。得られたデータからUMAPを作成し、サンプル（幼植物体）に含まれると期待される細胞の種類（葉肉細胞・維管束細胞【伴細胞・維管束前駆細胞・道管細胞など】・表皮細胞・ミロシン細胞）のクラスターが検出できたか検証した。実際に、期待される細胞の特異的マーカーを発現するクラスターが検出できており、核抽出・エマルジョン形成・ライブラリ作成・データ解析に大きな問題がないことがわかった。二つ目に、昨年度確立した葉の深部の細胞の高解像度イメージング法を用いて、さまざまなレポーターの蛍光イメージングを行った。具体的には、ミロシン細胞と孔辺細胞の核膜が光るtranslational fusionラインの観察や、細胞の形を可視化した上で、細胞ごとのDNAの量やセルロースから構成される細胞壁のイメージングを行った。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023
All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
Nature Plants
Volume: 9 Issue: 2 Pages: 302-314
10.1038/s41477-022-01325-5
