2021 Fiscal Year Annual Research Report
Ploidy effects on root growth and chromosome behavior in Arabidopsis thaliana
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19K06718
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
岩元 明敏 神奈川大学, 理学部, 教授 (60434388)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ゲノム倍数化 / 根端成長 / Whole Mount FISH / 培地固化剤 / 寒天 / ゲランガム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノム倍数化は植物において普遍的に起こる現象であり、成長の様々な面に影響を及ぼすと考えられている。本研究では、ゲノム倍数化が植物の器官成長に及ぼす影響を明らかにするため、これまでにシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の2倍体と倍数体（4, 6, 8倍体）における根端成長および染色体の束化について定量的な解析を行ってきた。
細胞動力学的手法を用いた根端成長解析の結果、 4倍体では2倍体と比較して細胞体積増大が促進されていた一方で、細胞増殖には抑制が生じていた。また、さらに高次の倍数体である6、 8倍体では、2倍体と比較して細胞体積増大と細胞増殖の両面で抑制が生じていた。さらに、ゲノム倍数化と染色体の束化の関係を明らかにするため、シロイヌナズナ倍数体系列における茎葉の細胞についてセントロメアをプローブとしたFISH解析を行った。その結果、倍数性が高次になるほど染色体の束化が進んでいることが明らかとなった。
この結果を受けて、根端組織全体を対象としたWhole mount FISH解析を行い、根端皮層細胞列における染色体束化の空間パターンを直接解析した。その結果、 細胞増殖域にある細胞について、2倍体ではほとんど染色体は束化せず、倍数体では倍数性に関わらず同程度の割合で染色体が束化していた。一方、細胞体積増大域の細胞においては、6、 8倍体（高次倍数体）で4倍体よりも束化が進行していることが分かった。
これら一連の解析を通じて、ゲランガム培地で育成した場合には寒天培地と比較して倍数体での根端伸長が大きく抑制されるという現象が明らかとなった。この原因をゲランガム、寒天の成分分析も行って検討した結果、ゲランガムに多く含まれるアルミニウムが倍数体の根端伸長の抑制の一因となっていることが示された。
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