2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物の上下軸の決定と上下軸に沿ったパターン形成を担う分子機構
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19H03243
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
植田 美那子 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20598726)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物受精卵 / ライブイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
受精から始まる胚の体軸形成は、個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵や初期胚が体軸形成を行う過程において、細胞内でどのような変化が起こるのか、また、それらがどのような遺伝子によって制御されるのか、ほとんど分かっていなかった。その理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵や胚を生きたまま観察する手法がなかったことと、従来の遺伝学的スクリーニングは、致死性や冗長性のために鍵遺伝子を見出すには不充分だった点が挙げられる。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、細胞内動態の詳細なライブイメージングを進めた。特に、精細胞と卵細胞の融合点と受精卵の成長方向と一致するかを調べるために、まず精細胞の最外層を高輝度に蛍光標識するマーカー株を作出した（Shiba et. al., 2023）。この精細胞マーカーと卵細胞の細胞膜を標識した株を掛け合わせ、受精後の動態を詳細にライブイメージングした結果、精細胞と卵細胞が融合した部位に精細胞膜の残骸が持続的に観察され、精細胞侵入点の位置を追跡可能であることが判明した。この点を画像解析によって詳細にトラッキングした結果、受精卵の細胞成長点と一致することが判明した。このことから、受精卵は精細胞侵入点である細胞上部に向けて伸長する「先端成長」という様式で極性化することが明らかとなった（Kang et. al., 2023）。加えて、受精卵のライブイメージング系を用いて化合物スクリーニングを行った結果、微小管の配向変化を乱すことで核の分裂を阻害する薬剤や、細胞板の形成不全を引き起こすことで細胞質分裂を阻害する薬剤を得た。これら薬剤の標的候補も探索した結果、キネシンなどの細胞骨格制御因子を見出した（Kimata et. al., 2023）。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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