2021 Fiscal Year Annual Research Report
細胞内動態の網羅的イメージングとホームメイド薬剤による植物の不等分裂機構の解明
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19K22421
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
植田 美那子 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20598726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金岡 雅浩 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10467277)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物受精卵 / ライブイメージング / 化合物スクリーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
受精卵の極性化と不等分裂は、個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵内部でどのような因子が、どのような現象を制御するのか、いまだほとんど分かっていない。制御因子が得られていない理由としては、遺伝子の冗長性や、遺伝子欠損株の致死性のせいで、重要な機能を担う因子の欠損株が得られにくいことが考えられている。また、細胞内現象が分かっていない理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵の内部を生きたまま観察する手法がなかったことが理由である。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、植物の受精卵の内部の挙動を高精細にライブイメージングする系を確立した（Susaki et. al., 2021）。このライブイメージング手法と、多様な変異体や阻害剤を組み合わせた解析の結果、液胞のような巨大なオルガネラも、柔軟に形を変えながら徐々に受精卵の基部側に移動し、受精卵の不等分裂に寄与することを発見した。さらに、この極性化動態が、液胞膜の柔軟化や移動方向の決定など、さまざまな過程を経て制御されることも見出し、各過程が、膜リン脂質を介した小胞輸送経路や、受精後に活性化されるリン酸化経路によって実現することも突き止めた（Matsumoto et. al., 2021）。加えて、冗長性や致死性を回避して重要な制御因子を探索できる手法として化合物スクリーニングを行った結果、受精卵の不等分裂を阻害する新規の薬剤を複数見出した。標的同定やライブイメージング解析の結果、それぞれの薬剤は特異的な制御点で働き、シロイヌナズナだけでなく、タバコやコケ植物など、多くの植物に共通した阻害効果を持つことも突き止めた（論文執筆中）。さらに、見出した細胞内事象や、研究におけるライブイメージング手法の有効性について、学会や学術誌において報告した（Autran et. al., 2021）。
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[Journal Article] What is quantitative plant biology?2021
Author(s)
Autran D., Bassel GW., Chae E., Ezer D., Ferjani A., Fleck C., Hamant O., Hartmann FP., Jiao Y., Johnston IG., Kwiatkowska D., Lim BL., Mahnen AP., Morris RJ., Mulder BM., Nakayama N., Sozzani R., Strader LC., Tusscher K., Ueda M., Wolf S.
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Journal Title
Quantitative Plant Biology
Volume: 2
Pages: 10
DOI
Int'l Joint Research
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