Elucidating a novel patterning mechanism regulated by EPFL2 peptide

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15807
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Tameshige Toshiaki 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特任助教 (20725006)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 植物発生学 / 形態形成 / 葉 / オーキシン / ペプチド

Outline of Final Research Achievements

Auxin have multifaceted function in determining developmental patterns of plants. Auxin patterns are thought to be mostly formed through auxin polar transport, while little is known about the patterning mechanisms not directly related to polar transport. In this study, I attempted to elucidate the mechanism of auxin pattern regulation by EPFL2, a peptide conserved in a wide range of plants. I found that loss of the EPFL2 gene function results in abnormalities in the number of serration. The auxin accumulation pattern formed prior to serration formation was also abnormal in terms of the interval length between the peaks. Computational approach revealed that such developmental changes caused by EPFL2 can be explained by a mathematical model.

Free Research Field

植物発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の形は古来より人の自然観や美意識を形作る上で重要であり続けてきた。植物の形を作る上で主要な働きをする植物ホルモンであるオーキシンは、局所に蓄積し、あるいは蓄積しないことで、濃淡を生み、特定の位置に凹凸などの形態を形成する。そうしたオーキシンのパターンを決める仕組みとして従来知られていなかったEPFL2ペプチドによるメカニズムについて研究を進めた。EPFL2の機能を、分子生物学実験およびコンピュータシミュレーションの観点から解析することで、葉の形態を決めるオーキシンパターンがどのように制御されているのか、新たなレイヤーでの制御があることを明らかにした。