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2019 Fiscal Year Research-status Report

1細胞解像度イメージングによるオオムギ茎頂メリステムアトラスの創出

Research Project

Project/Area Number 19K05975
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

井藤 純  横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特任助教 (20373269)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords形態形成 / 花成 / イメージング / オオムギ
Outline of Annual Research Achievements

オオムギシュート頂メリステムを構成する全細胞を1 細胞解像度で観察および解析する手法を確立した。本年度は、確立した手法を用いて室内栽培環境(7℃、短日条件)下で播き性の異なる2種類のオオムギのシュート頂メリステムの細胞動態変化を調べた。その結果、発芽直後のオオムギのシュート頂メリステムは比較的体積の大きな80~90個の細胞から構成され、その後、シュート頂メリステムの形態がドーム状から円柱状に変化するととも細胞数が増加し、生殖生殖期に入る前に約1000個の細胞から構成されるシュート頂メリステムの形状が完成していることが明らかとなった。また、比較した2系統に関しては、シュート頂メリステムの形態が変化するタイミングは変わらないが、細胞レベルでの変化のスピードに違いがあることがわかった。このような細胞動態変化をもとに、オオムギシュート頂メリステムの発生過程のステージングを行い、既知の茎頂部の形態変化を指標とした発生ステージ(Waddington stage)では識別できなかったステージを同定することに成功した。
また、シュート頂メリステムの活性や形態に関連したマーカー遺伝子を導入した形質転換オオムギの作成を開始し、植物ホルモン応答性マーカーを導入した形質転換オオムギの形質転換体に関してはすでに形質転換体の候補を得ており、現在スクリーニングを進めている。
さらに、野外環境下におけるオオムギシュート頂メリステムのアトラス作成に向けて、2019年秋から野外圃場で播き性の異なるオオムギを栽培し、発芽直後から花芽形成期に至るまで毎週茎頂部のサンプリングを行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定していた研究計画を遂行できており、関連した成果の発表も複数行っている。

Strategy for Future Research Activity

オオムギシュート頂メリステムのアトラスを作成するために、マーカー遺伝子(メリステム関連遺伝子、植物ホルモンマーカーなど)の発現や細胞分裂活性などの細胞活性をマッピングし、シュート頂メリステムの細胞動態変化に基づくアトラスを作成し、発生過程におけるシュート頂メリステムのステージングを行う。
また、野外環境で栽培した複数の系統を材料に用いて、得られたアトラスからそれぞれの系統における細胞の特徴を検出し、系統間あるいは室内栽培条件下と比較することで、環境変動に対するシュート頂メリステムの細胞動態の系統間差の検出や環境変動に応答する細胞群や発生ステージの同定を行う。

Causes of Carryover

画像解析システムの構築の際に既存のものを改変して利用したため、それにかかる経費が当初の予定より少なくなったため。
次年度に持ち越した費用に関しては、引き続き画像解析システムの改良および拡張に使用するとともに、新たにマーカー遺伝子抽出のための発現解析に使用し、より精密なアトラス作成に利用する予定である。

  • Research Products

    (5 results)

All 2019

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 野外環境におけるオオムギ茎頂メリステムの成長過程の系統間比較2019

    • Author(s)
      井藤純,野村有子,最相大輔,高萩航太郎,持田恵一,平山隆志,辻寛之
    • Organizer
      日本育種学会第136回講演会
  • [Presentation] オオムギ茎頂メリステムの全層透明化による 3D イメージング2019

    • Author(s)
      久下修平,井藤純,野村有子,辻寛之
    • Organizer
      日本育種学会第136回講演会
  • [Presentation] 1細胞RNA-seq解析に向けたオオムギ幼穂からの1細胞単離系の確立2019

    • Author(s)
      佐藤奈緒,井藤純,野村有子,武田紀子,辻寛之
    • Organizer
      日本育種学会第136回講演会
  • [Presentation] 屋外環境におけるオオムギシュート頂メリステムの遺伝子発現変化2019

    • Author(s)
      井藤純,野村有子,高萩航太郎,最相大輔,持田恵一,平山隆志,辻寛之
    • Organizer
      第17回ムギ類研究会
  • [Presentation] Coordinating the growth and cell division at the shoot apical meristem in barley2019

    • Author(s)
      Ito, J., Kuge, S., Goh, T., Hisanaga, T., Akashi H., Nomura, Y., Uno, K., Sato, Y., and Tsuji, H.
    • Organizer
      International Symposium on the Future Direction of Plant Science by Young Researchers
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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