Spatiotemporal regulation of cell division axis as a grand plan of plant developmental evolution

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H06378
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Hasebe Mitsuyasu 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 教授 (40237996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 隆 神奈川工科大学, 応用バイオ科学部, 教授 (00242024) ; 石川 雅樹 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (00586894) ; 望月 敦史 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10304726) ; 関本 弘之 日本女子大学, 理学部, 教授 (20281652) ; 小藤 累美子 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (40324066) ; 藤本 仰一 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60334306) ; 玉田 洋介 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50579290)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Keywords: ヒメツリガネゴケ / 発生進化 / GRAS転写因子 / 局所細胞伸長 / ABC輸送体 / クチクラ

Outline of Final Research Achievements

In both animals and plants, proper regulation of cell division orientations is crucial for developmental processes. Changes in the regulatory mechanisms have contributed significantly to the evolution of body plans in multicellular organisms. It has been predicted that land plants have a different cell division axis determination mechanism from animals, but the molecular mechanism has not been well elucidated. In this study, we clarified the mechanism of spatio-temporal regulation of the GRAS transcription factors, which regulate the cell division axis, and found that the cell division axis is likely to be regulated by a novel mechanism of local cell elongation through the regulation of cuticular extension by ABC transporters.

Free Research Field

植物形態進化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の体は、細胞が積み重なってできている。細胞が分裂すると、分裂した部分は細胞の数が増えるので大きく育つ。また、細胞が分裂する方向によって、育つ方向が変わるので、体のどの位置の細胞が、どの方向に割れて増えるかによって、形が変化する。従って、植物の形は、細胞の分裂方向を制御する遺伝子が変化することで、多様に進化してきた。本研究では、３つの遺伝子が相互作用することによって決まった場所で決まった方向に細胞分裂させる仕組みを明らかにした。さらに、細胞分裂方向を決める新しい遺伝子と仕組みを発見した。