A high-resolution atlas of the shoot apical meristem in barley

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05975
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Ito Jun 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 / 茎頂分裂組織 / 花成 / ムギ / 幹細胞

Outline of Final Research Achievements

The shoot apical meristem (SAM), which maintains a self-renewing population of undifferentiated stem cells, produces all aboveground parts of a plant. To understand how SAM is generated and maintained, it is necessary to observe and quantify the arrangement and geometry of cells, gene expression patterns, and protein localization at the cellular and subcellular levels. Three-dimensional imaging is a powerful tool for understanding precise cellular patterning. However, its application to monocots is limited. In this study, we optimized the existing protocol for the shoot apex of barley to make 3D single cell atlas of barley SAM using the obtained 3D segmented data.

Free Research Field

植物分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、様々な栽培環境における1細胞解像度のオオムギ茎頂メリステムのアトラス（地図）を創出した。これらの茎頂メリステムアトラスには、生理活性物質の局在や1細胞 RNA-seq 解析など様々な情報を書き込むことが可能である。今後、茎頂メリステムアトラスを用いることにより、茎頂メリステムに存在する全ての細胞を網羅的に分析することが可能となり、植物のボディプランの根幹をなす茎頂メリステムの1細胞レベルでの機能の理解につながることが期待される。また、本研究で確立した解析手法は他の作物にも利用可能であり、同様の解析基盤技術の整備の推進にも貢献できる。