2017 Fiscal Year Annual Research Report
Identification and analysis of a novel master transcription factor for sexual organ development in lant plants
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15K07104
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山岡 尚平 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (00378770)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生殖細胞 / 発生・分化 / 花粉 / 造卵器 / 造精器 / 陸上植物 / ゼニゴケ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、転写因子MpBONOBO (MpBNB)が苔類ゼニゴケの有性生殖器形成のマスター制御因子であることを明らかにした。MpBNBのノックアウトではゼニゴケ生殖器形成が完全に抑制され、過剰発現では生殖器形成が誘導された。蛍光タンパク質遺伝子 (Citrine)のノックインによりMpBNBをゼニゴケ植物体内で可視化し、MpBNBは主に、のちに造卵器・造精器となる細胞系列の始原細胞の核内に蓄積することを明らかにした。MpBNBは日長・光質依存的に発現することを示し、調節因子との遺伝学的関係を明らかにした。以上のことから、ゼニゴケではMpBNBが光環境依存的に活性化し、メリステムにおいて造卵器・造精器形成を開始させ、その結果として新たに形成される葉状体が生殖器托として発生していくことが示唆された。
分子系統解析によると、BNBは陸上植物全体で保存された転写因子ファミリーを形成していた。驚いたことに、このうちシロイヌナズナの２遺伝子は花粉形成において冗長的に働き、雄原細胞の分化に必要であることが分かった。二重ノックアウト株では、減数分裂後に生じる小胞子の不等分裂後、娘細胞の雄原細胞への分化が起こらず、１核しかもたない変異型花粉が形成された。BNB2は小胞子の不等分裂後に雄原細胞となる細胞で一過的に発現していた。これらのことから、シロイヌナズナBNBホモログは、花粉形成初期に一過的に発現し、雄原細胞への分化運命を決定する遺伝子であることが示唆された。さらに、ゼニゴケのMpBNBは、シロイヌナズナ二重ノックアウト株の変異を部分的に相補し、雄原細胞を分化させることができた。BNBは、ほぼ全ての陸上植物においてその機能が進化的に保存されており、半数体世代である配偶体細胞から生殖系列細胞を分化させるために必要な遺伝子ファミリーであると考えられる。
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[Journal Article] Generative Cell Specification Requires Transcription Factors Evolutionarily Conserved in Land Plants2018
Author(s)
Yamaoka S, Nishihama R, Yoshitake Y, Ishida S, Inoue K, Saito M, Okahashi K, Bao H, Nishida H, Yamaguchi K, Shigenobu S, Ishizaki K, Yamato KT, Kohchi T.
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Journal Title
Current Biology
Volume: 28
Pages: 479～486.e5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome2017
Author(s)
Bowman JL, Kohchi T, Yamato KT, Jenkins J, Shu S, Ishizaki K, Yamaoka S, Nishihama R, Nakamura Y, Berger F, et al.
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Journal Title
Cell
Volume: 171
Pages: 287～304.e15
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] 転写因子BONOBOは陸上植物の生殖系列細胞の分化に必要である2018
Author(s)
山岡尚平, 西浜 竜一, 吉竹良洋, 石田咲子, 井上佳祐, 齊藤美咲, 岡橋啓太郎, 包昊南, 西田 浩之, 山口勝司, 重信秀治, 石崎公庸, 大和勝幸, 河内孝之
Organizer
第59回日本植物生理学会年会
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[Presentation] BONOBOs Are Evolutionarily Conserved Transcription Factors for Germ Cell Fate Determination in Land Plants2017
Author(s)
Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Yoshihiro Yoshitake, Sakiko Ishida, Keisuke Inoue, Misaki Saito, Keitaro Okahashi, Haonan Bao, Hiroyuki Nishida, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Kimitsune Ishizaki, Katsuyuki T. Yamato, Takayuki Kohchi
Organizer
The 65th NIBB Conference Renaissance of Marchantia polymorpha ‐the genome and beyond‐
Int'l Joint Research
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