Molecular mechanism and evolutional aspects of tip growth of rhizoids in bryophytes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06709
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Motose Hiroyasu 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (70342863)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 先端成長 / 細胞極性 / 仮根 / コケ植物 / 微小管 / キナーゼ / キネシン

Outline of Final Research Achievements

In order to elucidate how cells recognize directionality, acquire polarity, and grow in a specific direction, we analyzed molecular mechanisms of tip growth of rhizoids in bryophytes as a model system of polar growth. NIMA-related kinase (NEK) stabilizes the growth direction of rhizoids by maintaining microtubule foci at the apical dome of rhizoids in a liverwort, Marchantia polymorpha. NEK also interacts with approximately 400 proteins to form a novel organelle at the growth site of rhizoids. In addition, plant-specific ARK kinesin (a motor protein that moves along microtubules) transports NEK protein to the rhizoid apex and transports various organelles including nuclei and chloroplasts toward the tip to drive directional growth of rhizoids. Furthermore, we clarified environmental factors that influence rhizoid growth.

Free Research Field

植物細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞は極性を獲得し、一定の方向に成長することで、その機能に適した形態を獲得する。しかし、その機構については未だ不明な点が多い。本研究により、植物細胞の先端成長が微小管により駆動されることが明らかになった。これまでアクチン繊維の重要性がクローズアップされてきたが、見過ごされてきた微小管の重要性とその機能・制御機構の一端が明らかになった。また、これまで不明だった植物細胞内でオルガネラなどの長距離輸送を行うモータータンパクが、植物固有のアルマジロリピートキネシンであることを見出した。仮根は陸上植物の初期根系であり、植物がどのように陸上環境に適応し、進化してきたのか理解する上でも重要である。