Molecular mechanisms of environment-dependent germ cell determination in land plants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16166
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: YOSHITAKE YOSHIHIRO 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (10839179)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / 転写因子 / 生殖細胞 / ゼニゴケ / 進化

Outline of Final Research Achievements

Germ cell differentiation is a critical for maintaining organisms. Day length is one of the key determinants in plants. In bryophytes, the molecular mechanism of day-length recognition has long been unknown. In this study, we demonstrated that a molecular module homologous to that of Arabidopsis thaliana regulates day-length recognition and comprehensively showed the gene cluster regulated by this molecular module. Furthermore, by comparing the regulatory genes of Arabidopsis and Marchantia, we were able to discover pathways that are conserved across evolution.

Free Research Field

生殖細胞分化におけるエピジェネティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、苔類ゼニゴケにおいて日長 (光周性) を感知する分子機構を詳細に解析しこの感知モジュールが制御する遺伝子の進化的な共通性を見出した。単系統群で進化する陸上植物において、コケ植物と被子植物の遺伝的経路 (パスウェイ) の比較解析は、進化的変遷を超えて保存される経路の抽出を可能とし、経路に重み付けを与えることで、光周性経路の基本骨格すなわち本質を見出すことに成功した。生物的意義については今後の解析が待たれるが、栄養状態を適切に保つことが重要であると推察される。また本研究は、コケ植物では困難であった実験技術の障壁を数多く乗り越えており、今後の植物間のパスウェイ解析を円滑に実行可能にした。