Reverse genetic analysis of the rapid movement of the sensitive plant Mimosa pudica

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06715
• 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: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Mano Hiroaki 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 特任助教 (80376558)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: オジギソウ / 運動 / ゲノム編集 / カルシウム / ライブイメージング / 電気生理学 / チャネル / トランスクリプトーム

Outline of Final Research Achievements

The sensitive plant Mimosa pudica folds its leaves in around a second when being touched. It remains largely unknown what mechanisms allow this plant to move so rapidly. To investigate the mechanisms, we analyzed molecular functions of three gene products whose knockout lines show impaired movements. We conducted in vivo live imaging of calcium ion concentration, generation of overexpression lines, rescue experiments of the mutants, analysis of subcellular localization of proteins, in situ hybridization, and electrophysiological studies on channel activities. We also found several new candidate genes that may contribute to the rapid movement by a comparative transcriptome analysis of wild type and mutant plants.

Free Research Field

生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

オジギソウは植物においては例外的に速い運動を示す。そのメカニズムの解明は、学術的には「特殊な生物が進化するプロセス」を明らかにする上で重要なモデルとなる。本研究の成果は、オジギソウの運動メカニズムの主要部分に対して遺伝子レベルでの知見を世界で初めて与えたものであり、その解明に向けて大きな前進をもたらした。また、オジギソウの高速運動や高速な細胞間シグナル伝達の仕組みの解明は、将来的にはこれらを利用した新規有用植物の作出等に役立つと期待される。