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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Remodeling Pollen Gametogenesis System based on the Study of Model Bryophyte

Planned Research

Project AreaRemodeling Plant Reproduction System by Cell Fate Manipulations.
Project/Area Number 20H05780
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山岡 尚平  京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (00378770)

Project Period (FY) 2020-10-02 – 2023-03-31
Keywords生殖細胞分化 / 配偶子形成 / 転写因子 / 花粉 / ゼニゴケ / 陸上植物 / 進化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、陸上植物において進化的に保存されたbHLH転写因子BONOBO (BNB)の作用機序解明を通じて、花粉における精細胞形成の分子機構と、植物生殖細胞の分化機構の進化的保存性を明らかにするとともに、BNB発現の人為的操作により、配偶子系列細胞の分化誘導系の構築を目指す。
本年度は、BNBと相互作用する進化的に保存されたbHLH転写因子LRL/DROPについて、より詳しい解析を実施した。これまで、シロイヌナズナLRL/DROPは花粉の精細胞形成に必要であることが示されていたが、詳細な作用機序は不明であった。我々は、シロイヌナズナ転写因子の網羅的スクリーニングにより、LRL/DROPがBNBと相互作用するほぼ唯一の転写因子であることを見出した。シロイヌナズナLRL/DROPはBNBと同様に雄原細胞分化に必要であることを示した。ゼニゴケMpLRLはこれまで仮根形成に必要であることが知られていたが、本研究により配偶子器始原細胞の分化と生殖器托発生に必要であることが示された。本研究は、BNB-LRL/DROPが陸上植物において進化的に保存されたヘテロ二量体であり、配偶体から生殖系列細胞を分化させる主要制御因子であることを示したものである。
BNB-LRL/DROPの標的遺伝子の探索・同定のため、標的シス配列を網羅的に調べる解析系を開発した。これを用いた解析の結果、昨年度までに得た標的遺伝子候補の多くをこの解析系においても検出することができた。標的候補遺伝子の中には、カロースなど細胞壁構成成分の代謝酵素が含まれていた。カロース代謝酵素のゲノム編集株は、花粉において異常なカロース蓄積と雄原細胞の取り込み不全を示した。ベンサミアナタバコにおいて複数のBNBオルソログを見出し、その多重変異株は雄原細胞分化に異常を示すことを明らかにした。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] A non-canonical BZR/BES transcription factor regulates the development of haploid reproductive organs in Marchantia polymorpha2024

    • Author(s)
      Furuya Tomoyuki, Saegusa Natsumi, Yamaoka Shohei, Tomoita Yuki, Minamino Naoki, Niwa Masaki, Inoue Keisuke, Yamamoto Chiaki, Motomura Kazuki, Shimadzu Shunji, Nishihama Ryuichi, Ishizaki Kimitsune, Ueda Takashi, Fukaki Hidehiro, Kohchi Takayuki, Fukuda Hiroo, Kasahara Masahiro, Araki Takashi, Kondo Yuki
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41477-024-01669-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcription of the Antisense Long Non-Coding RNA, SUPPRESSOR OF FEMINIZATION, Represses Expression of the Female-Promoting Gene FEMALE GAMETOPHYTE MYB in the Liverwort Marchantia polymorpha2024

    • Author(s)
      Kajiwara Tomoaki, Miyazaki Motoki, Yamaoka Shohei, Yoshitake Yoshihiro, Yasui Yukiko, Nishihama Ryuichi, Kohchi Takayuki
    • Journal Title

      Plant And Cell Physiology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad170

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conserved CKI1-mediated signaling is required for female germline specification in Marchantia polymorpha2024

    • Author(s)
      Bao Haonan, Sun Rui, Iwano Megumi, Yoshitake Yoshihiro, Aki Shiori S., Umeda Masaaki, Nishihama Ryuichi, Yamaoka Shohei, Kohchi Takayuki
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 34 Pages: 1324~1332.e6

    • DOI

      10.1016/j.cub.2024.01.013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A bHLH heterodimer regulates germ cell differentiation in land plant gametophytes2023

    • Author(s)
      Saito Misaki, Momiki Ryosuke, Ebine Kazuo, Yoshitake Yoshihiro, Nishihama Ryuichi, Miyakawa Takuya, Nakano Takeshi, Mitsuda Nobutaka, Araki Takashi, Kohchi Takayuki, Yamaoka Shohei
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 33 Pages: 4980~4987.e6

    • DOI

      10.1016/j.cub.2023.09.020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 植物細胞の分化運命の制御と可塑性2023

    • Author(s)
      丸山 大輔、水多 陽子、山岡 尚平
    • Journal Title

      植物科学の最前線

      Volume: 14 Pages: 1~2

    • DOI

      10.24480/bsj-review.14a1.00236

  • [Journal Article] 花粉とコケ植物配偶体の発生における配偶子前駆細胞の分化2023

    • Author(s)
      山岡 尚平
    • Journal Title

      植物科学の最前線

      Volume: 14 Pages: 10~20

    • DOI

      10.24480/bsj-review.14a3.00238

  • [Journal Article] Possible molecular mechanisms of persistent pollen tube growth without de novo transcription2022

    • Author(s)
      Motomura Kazuki, Sugi Naoya, Takeda Atsushi, Yamaoka Shohei, Maruyama Daisuke
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1020306

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1020306

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 植物の配偶子形成のしなやかな仕組み2022

    • Author(s)
      山岡 尚平
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 54 Pages: 44-48

  • [Presentation] An evolutionarily conserved bHLH heterodimer for germ cell differentiation in the gametophyte of land plants2023

    • Author(s)
      Shohei Yamaoka, Misaki Saito, Ryosuke Momiki, Kazuo Ebine, Yoshihiro Yoshitake, Ryuichi Nishihama, Takuya Miyakawa, Takeshi Nakano, Nobutaka Mitsuda, Takashi Araki, Takayuki Kohchi
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A bHLH heterodimer for germ cell differentiation from Arabidopsis and Marchantia haploid gametophytes2023

    • Author(s)
      Shohei Yamaoka
    • Organizer
      Plant Biology Graduate Group Seminar, University of California, Davis
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Evolutionarily Conserved CKI1-mediated Two-component Signaling Regulates Female Germline Specification in Marchantia polymorpha2023

    • Author(s)
      Haonan Bao, Rui Sun, Megumi Iwano, Yoshihiro Yoshitake, Shiori Aki, Masaaki Umeda, Ryuichi Nishihama, Shohei Yamaoka, Takayuki Kohchi
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 花粉発生過程のライブイメージングと分裂誘導による雄原細胞の分化機構の解明2023

    • Author(s)
      永原史織,丸山大輔,山岡尚平,水多陽子
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 孔辺細胞とミロシン細胞の分化におけるFAMA-WASABI MAKER 転写ネットワーク2023

    • Author(s)
      中西辰慶,白川一,小黒友輝,菅野茂夫,山岡尚平,相良真由,谷田舞,須沼京子,石見拓也, 堀内恵大,熊石妃恵,吉田颯馬,渡邉むつみ,峠隆之,鈴木考征,市橋泰範,武宮淳史,山口暢俊, 河内孝之,伊藤寿朗
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 保存されたFAMA-WSB モジュールの転用によるアブラナ目生体防御系の進化2023

    • Author(s)
      白川一,小黒友輝,菅野茂夫,山岡尚平,相良真由,谷田舞,松本紘弥,熊石妃恵,吉田颯馬, 渡邉むつみ,峠隆之,鈴木孝征,市橋泰範,武宮淳史,山口暢俊,河内孝之,伊藤寿朗
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 核が除去された花粉管が持つ伸長制御能力とその分子機構の解明に向けて2023

    • Author(s)
      元村一基,杉直也,竹田篤史,山岡尚平,丸山大輔
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] MpBZR3はゼニゴケの配偶子器発生を制御する2023

    • Author(s)
      古谷朋之,三枝菜摘,山岡尚平,山本千愛,島津舜治,南野尚紀,西浜竜一,石崎公庸,上田貴志, 深城英弘,河内孝之,笠原賢洋,福田裕穂,荒木崇,近藤侑貴
    • Organizer
      第64回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] A bHLH heterocomplex regulates gamete progenitor differentiation in Arabidopsis and Marchantia2022

    • Author(s)
      Shohei Yamaoka, Misaki Saito, Ryosuke Momiki, Yoshihiro Yoshitake, Ryuichi Nishihama, Kazuo Ebine, Takashi Ueda, Nobutaka Mitsuda, Takashi Araki, Takayuki Kohchi
    • Organizer
      EMBO workshop 2022 - An integrated view of early land plant evolution
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] コケ配偶体と花粉における生殖細胞分化の理解と制御に向けて2022

    • Author(s)
      山岡 尚平,海老根 一生,齊藤 美咲,樅木 亮介,吉竹 良洋,上田 貴志,光田 展隆, 西浜 竜一,荒木 崇,河内 孝之
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
    • Invited
  • [Presentation] ゼニゴケの生活環において多面的に機能する転写因子MpLRLの発現解析2022

    • Author(s)
      樅木 亮介,齊藤 美咲,吉竹 良洋,井上 佳祐,河内 孝之,荒木 崇,山岡 尚平
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
  • [Presentation] ゼニゴケの生活環におけるMpMS1の機能解析2022

    • Author(s)
      三枝 菜摘,國本 完,肥後 あすか,神原 泉,冨田 由妃,井上 佳祐,山岡 尚平,荒木 崇
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
  • [Presentation] ゼニゴケ配偶子器の発生 におけるMpBZR3の役割2022

    • Author(s)
      古谷 朋之,三枝 菜摘,山岡 尚平,島津 舜治,山本 千愛,石崎 公庸,西浜 竜一,河内 孝之,福田 裕穂,笠原 賢洋,荒木 崇,近藤 侑貴
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
  • [Presentation] アンチセンス長鎖非翻訳 RNA SUFの転写は苔類ゼニゴケ雌性化遺伝子 FGMYBの発現抑制に重要である2022

    • Author(s)
      梶原 智明,宮崎 基,岩崎 美雪,山岡 尚平,吉竹 良洋, 安居 佑季子,西浜 竜一,河内 孝之
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
  • [Remarks] 植物の生殖細胞をつくる2つの遺伝子―5億年前に誕生したヘテロ二量体―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-10-19-1

  • [Remarks] 植物の有性生殖システムの進化の痕跡を示す鍵因子の発見

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2024-04-15-2

  • [Remarks] 「植物生殖改変」領域ホームページ

    • URL

      https://www.remod-reprod.com/

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Published: 2024-12-25  

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