単子葉植物の初期胚発生とオーキシン:invitro受精系を用いた解析

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17027022
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 小柴 共一 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (80117704)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 龍史 首都大学東京, 理学研究科, 助教授 (50285095)
• Keywords: オーキシン / 胚発生 / 単子葉植物 / マイクロアレイ / 受精

Research Abstract

ほぼ全ての被子植物の受精卵は2細胞胚へと第一不等分裂し、頂端細胞は胚領域に、基部細胞は胚柄へ発達することからこの第一分裂は軸形成の最初のステップであると考えられている。また、初期胚発生機構を時間的・空間的に制御しているオーキシン(IAA)の生合成と移動に関する研究も、トウモロコシ幼葉鞘を材料として進展させている。本研究ではトウモロコシおよびイネin vitro受精系を用いて初期の細胞分裂過程におけるIAAの集積と移動についての知見を得ることを最大の目的とし、さらに、幼葉鞘先端部でのIAA生合成に関わる酵素・遺伝子の特定を試みた。
開花前のイネ花より、卵細胞および精細胞の単離法を確立し、これら配偶子細胞から電気細胞融合法により受精卵を作製した。さらに、この融合細胞(受精卵)の培養法を検討し、受精卵を2細胞胚、球状様胚、多細胞胚へと分裂・成長させることに成功した。さらに、卵細胞およびin vitro受精系で作製したイネ受精卵それぞれ100細胞より全RNAを調整し、マイクロアレイ解析を行った。その結果、受精により発現が誘導または抑制される十数の遺伝子候補を得た。
DR5::GUSおよびDR5::GFPを導入した形質転換トウモロコシの作製:ベクターコンストラクトの作製後、トウモロコシ未熟胚由来カルスをパーティクルガン法により形質転換し、現在、カルスの再分化を行っている。また、DR5::GUS導入イネの黄化芽生えにおけるGUS染色パターンを詳細に観察したところ、根の先端および基部付近で強いGUSシグナルが観察されたが、幼葉鞘先端におけるGUSシグナルは観察されなかった

Research Products

• [Journal Article] Isolation of gametes and central cells from Oryza sativa L. (2006)
  • Author(s): Uchiumi T., Komatsu S., Koshiba T., Okamoto T.
  • Journal Title: Sexual Plant Reproduction (印刷中)
• [Journal Article] Identification of genes that are up- or down-regulated in the apical or basal cell of maize two-celled embryos and monitoring their expressions during zygote development by a cell manipulation- and PCR-based approach. (2005)
  • Author(s): Okamoto T., Scholten S., Lorz H., Kranz E.
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 46 Pages: 332-338
• [Journal Article] In vitro fertilization - a tool to dissect cell specification from a higher plant zygote. (2005)
  • Author(s): Okamoto T., Kranz E.
  • Journal Title: Current Science 89 Pages: 1861-1869
• [Journal Article] Vigorous synthesis of indole-3-acetic acid in the apical very tip leads to a constant basipetal flow of the hormone in maize coleoptiles. (2005)
  • Author(s): Mori, Y., Nishimura, T., Koshiba, T.
  • Journal Title: Plant Science 168 Pages: 467-473
• [Journal Article] Interaction of auxin- and ERECTA in elaborating Arabidopsis inflorescence architecture revealed by the activation-tagging of a new member of the YUCCA-family putative flavin monooxygenases. (2005)
  • Author(s): Woodward, C., Bemis, S., Hill, E.J., Sawa, S., Koshiba, T., Torii, K.U.
  • Journal Title: Plant Physiology 139 Pages: 192-203
• [Book] 植物ホルモンの分子細胞生物学 (2006)
  • Author(s): 小柴共一
  • Publisher: 講談社(印刷中)