Mechanisms of basic mechanisms and diverity in leaf development

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
• Project/Area Number: 19H05672
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Tsukaya Hirokazu 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90260512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀口 吾朗 立教大学, 理学部, 教授 (70342847)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: 葉 / 発生 / 堅牢性 / 多様化 / 進化 / 細胞

Outline of Final Research Achievements

Through joint research with the Ueda team, we published a paper on the control of the number of mitochondria associated with spermatogenesis in liverworts (Norizuki et al. 2022, Cell Reports). In addition, regarding Monophyllea, we investigated which of the two cotyledons aquires the indeterminacy and found auxin and cytokinin is the key (Kinoshita and Tsukaya 2022). Furthermore, analysis of the meristematic region, cell division angle, and mathematical modeling revealed that the position of the meristematic region in the primordium is the determining factor for why petals and leaves have different shapes even though they are homologous organs in Arabidopsis. (Kinoshita et al. 2022).

Free Research Field

植物発生分子遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

葉が通常の植物では一定のサイズを保つ仕組みを解明する一端として、無限成長できる葉を持つモノフィレアの、その無限成長性の仕組みを研究した。その結果、モノフィレアでは植物ホルモンのオーキシンとサイトカイニンが2枚の子葉の片方が無限成長性を獲得することに大きく関与していることを明らかにできた。さらに葉や花弁の形状がどのように決まるかという疑問に答えるため、シロイヌナズナにおいて花弁と葉の間で、細胞分裂領域や分裂角度、数理モデリングを通した解析を行ない、原基における分裂領域の位置が決め手であることを明らかにした。植物の発生進化の理解にともに重要な成果である。