2017 Fiscal Year Research-status Report
切断組織の再生を制御する植物ホルモンと遺伝子の時空間的制御
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16K18572
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
朝比奈 雅志 帝京大学, 理工学部, 准教授 (00534067)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 組織癒合 / 接ぎ木 / シロイヌナズナ / 植物ホルモン / 転写因子 / レーザーマイクロダイセクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、傷害を受けた植物の組織再生メカニズムを明らかにすることを目的とする。植物の茎を部分的に切断すると、切断された組織は、それまでの細胞機能を転換し、一過的にメリステマティックな状態へと移行し、細胞分裂を開始して失われた組織を分化させ、元の組織同士を癒合させることで個体機能の回復を図る。本研究では、シロイヌナズナの切断傷害を受けた花茎が、失った表皮や維管束組織を再生/再分化させるプロセスに注目し、傷害を受けた組織から維管束や表皮組織などが再生するリプログラミングの過程について、分子遺伝学的手法とともに、レーザーマイクロダイセクション(LMD)などの新たな技術と、微細構造観察・機器分析法 を融合させた研究手法を取り入れて行うものである。
昨年度までに、シロイヌナズナの切断傷害を受けた花茎の癒合過程におけるより詳細な時空間的な変化を明らかにすることを目的に、LMD法を用 いた組織特異的遺伝子発現解析を行った。切断処理を行ったシロイヌナズナ花茎の切片から、LMDを用いて切断部上側または下側、非 切断の各領域に区別し、さらに「表皮・皮層」、「維管束」、「髄」の組織ごとに分けて回収し、解析に用いた。その結果、植物ホルモンの情報伝達や細胞分裂に関する遺伝子の時空間的発現変化を明らかとした。現在、RNAseqによる網羅的発現解析についても解析を進めている。また、LMD法によって回収した極微量組織片からの内生植物ホルモン分析法を確立し、切断処理後の植物ホルモンの詳細な局在変化について明らかとした。
さらに、ANAC転写因子が二次的に形成される導管組織の分化に深く関わっていること、胚軸間接ぎ木の接着過程における維管束 組織の再生・再分化にも関わっていることを明らかとしたほか、RAP2.6L転写因子とジャスモン酸の機能についても解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
切断されたシロイヌナズナ花茎が癒合するまでの一週間の過程における遺伝子発現について、LMD法を用いた詳細な組織別の時空間的発現変化を明らかとした。 今年度は、LMD法によって回収した極微量組織片からの内生植物ホルモン分析、RNA-Seq法を用いたトランスクリプトーム解析を行い、切断処理直後の遺伝子発現に関して新たな知見を得ることができた。さらに、ANAC転写因子の下流候補遺伝子に関しては、維管束幹細胞の制御に関わる可能性を明らかとした。また接ぎ木接着過程におけるRAP転写因子の生理機能の一端を明らかにできた。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
LMD法を用いた内生植物ホルモン分析とRNA-Seq法などを用いたトランスクリプトーム解析を進めることで、組織癒合に関与する植物 ホルモンのシグナル伝達系を解明するための基盤とする。ANAC転写因子の下流候補遺伝子に関して、Protein-DNA Binding Assayやクロマチン免疫沈降シークエンス法、BiFC法を用いた解析などを行い、制御機構を解析する。維管束組織の再生・再分化機構に関しては 、TDR等の維管束幹細胞の分化に関わる遺伝子群の機能と制御機構について突然変異体や形質転換体を用いて進める。さらに、透過型電子顕微鏡を用いた組織化学的解析や免疫顕微鏡観察を進め、組織癒合部の微細構造の変化を観察することにより、 プラズモデスマータなど細胞間連絡機能の再生や、癒合部の構造変化を示していく。組織癒合過程に発現が変化する細胞壁合成・代謝 遺伝子については、in situハイブリダイゼイーション、BiFC法、レポーター遺伝子等を用いて、遺伝子発現の組織特異性やシグナル 分子の移動について精査し、器官再生との関連性の検討を進める。
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| Causes of Carryover |
おおむね計画通りの使用であったが、キャンペーン価格などによる消耗品経費の圧縮と、当初予定していた植物生理学会出張旅費を大学研究費から支出したため次年度使用額が生じた。次年度使用額1.336円は、次年度請求分の補助金と合わせ、試薬消耗品の購入に充てる予定である。
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