2020 Fiscal Year Final Research Report

The lock-and-key interaction in the florigen function

Planned Research

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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	16H06466
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	Yokohama City University
Principal Investigator	Hiroyuki Tsuji 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (40437512)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂智広横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (80343771)
Project Period (FY)	2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords	イネ / 茎頂メリステム / フロリゲン
Outline of Final Research Achievements	Florigen (FT protein) is a molecule that initiates floral transition in plants, thus all reproductive processes in flowers can be said to start with the action of florigen. In this study, we aim to elucidate the key mechanism of florigen-induced floral transition at the molecular level. Specifically, we aim to elucidate the followings. (1) imaging and functional elucidation of the "key and keyhole" of florigen-induced flower bud differentiation, (2) elucidation of the molecular mechanism of florigen-induced epigenome reprogramming, and (3) elucidation of the effect of heterologous genome merging on genome 3D structure using an artificial heteroploidy that recreates the birth of a new species. We found that shoot apical meristem of rice experiences epigenomic reprogramming twice: during the "florigen-induced reproductive growth phase transition of the meristem" and during the "germ cell differentiation process.
Free Research Field	遺伝育種科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	フロリゲンは植物の花を形成させる物質である。花が作られるとその後花が咲き果実が形成される。この果実は人類の食糧になることから、フロリゲンは植物を利用した人類の生存を担う物質であると言える。しかしフロリゲンがどのように機能するのかはよくわかっていない。本研究ではフロリゲンが植物の茎の先端で花の形成を開始させる際、DNA上に特別な修飾を導入することを発見した。この修飾によってDNAが守られることにより、世代を超えて安定した植物生産が担保される可能性を見出した。