2020 Fiscal Year Annual Research Report
The lock-and-key interaction in the florigen function
| Project Area | Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction |
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| Project/Area Number |
16H06466
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
辻 寛之 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (40437512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂 智広 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (80343771)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | イネ / フロリゲン / 茎頂メリステム / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フロリゲン(正体はFTタンパク質)は植物の花芽分化を開始させる因子であり、花の中で行われる生殖過程のすべてはフロリゲンから始まると言える。本研究では、フロリゲンによる花芽分化の「鍵と鍵穴」の実体を分子レベルで解明することを目的としている。具体的には、以下の項目の解明を目指す。(1)フロリゲンによる花芽分化の「鍵と鍵穴」のイメージングと機能解明、(2)フロリゲンによるエピゲノム・リプログラミングの分子メカニズム解明、(3)新種誕生を再現した人工異質倍数体を用いて、異種ゲノム合一がゲノム3D構造に与える影響の解明
(1)では、フロリゲンは茎頂メリステムにおいて濃度勾配を形成して花芽分化の時空間的な進行を制御しており、独自に開発したフロリゲンのライブイメージング実験系による観察から、この濃度勾配の形成メカニズムがフロリゲン（鍵）と受容体（鍵穴）の相互作用を介したフロリゲンの細胞間輸送制御であることを示した（論文投稿中、Nature 2020a)。
(2) では、フロリゲンが「鍵」、茎頂メリステムのエピゲノムが「鍵穴」として振る舞うエピジェネティックな発生転換について、「フロリゲンによるメリステムの生殖成長相転換」と「生殖細胞の分化過程」の2回エピゲノム・リプログラミングが生じることを発見した。さらにメリステムにおけるCGメチル化が葉の分化や生殖細胞においても記憶されていることを発見した (Higo et al. Nature Communicatins 2020)。
(3) では、Hi-Cによる3Dゲノム構造の解析系を構築した。この技術を活用し、イネ栽培種に野生種の染色体が一本追加されたイネ染色体添加系統を材料に、異種ゲノムが添加された際のゲノム3D構造変化を解明した。また異質倍数体であるコムギ10系統のゲノム配列決定の国際共同研究プロジェクトに参画した (Nature 2020b)。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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