基部陸上植物の配偶子器形成を支える分子ネットワークの解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K15813
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 古谷 朋之 立命館大学, 生命科学部, 助教 (10827356)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゼニゴケ / 有性生殖 / 発生 / 形態形成 / 分子進化

Outline of Annual Research Achievements

植物は進化の過程で有性生殖システムをダイナミックに変遷させてきた。近年、陸上植物の基部に位置するタイ類ゼニゴケにおいて生殖成長に関わる研究が著しく進んでいるが、有性生殖に必須の装置である造卵器や造精器といった配偶子器(嚢)の特に初期発生過程は解析が困難で、その分子メカニズムの解明が待たれている。申請者は、ゼニゴケを用いた植物特異的転写因子BZR/BESファミリーの解析から配偶子器形成を誘導することができる転写因子MpBZR3を見出している。このことからMpBZR3が分子スイッチとして機能することで配偶子器を形成する遺伝子発現ネットワークの起点となると考え、本研究ではMpBZR3を中心とした解析により配偶子器形成を誘導する分子メカニズムの解明を目的に研究を進めた。
MpBZR3過剰発現体を用いたRNA-seq解析から造精器、造卵器発生に関わる多くの候補因子を見出すことに成功した。これら個別の遺伝子に関してはさらなる解析が必要である。またMpBZR3の機能欠損変異体およびレポーター株を作出し詳細な観察、解析を行ったことで、MpBZR3が造精器発生の初期過程で重要なはたらきを持つこと、また造卵器ははたらきかたが異なるが卵の発生および維持に重要なことがわかってきた。このことは造精器と造卵器の発生の制御にMpBZR3が重要なことを強調するとともに、それらの違いを生み出す因子として機能することを推測させる。さらに他のコケ植物であるヒメツリガネゴケのMpBZR3オーソログも少なくともゼニゴケにおいてMpBZR3と同様の分子機能を持つことがわかってきた。このことはMpBZR３のオーソログはゼニゴケだけでなくコケ植物の配偶子器発生制御に関わることを示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Protein Kinase MpYAK1 Is Involved in Meristematic Cell Proliferation, Reproductive Phase Change and Nutrient Signaling in the Liverwort Marchantia polymorpha (2022)
  • Author(s): Shinkawa Haruka、Kajikawa Masataka、Furuya Tomoyuki、Nishihama Ryuichi、Tsukaya Hirokazu、Kohchi Takayuki、Fukuzawa Hideya
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 63 Pages: 1063～1077
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac076
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatio-temporal imaging of cell fate dynamics in single plant cells using luminescence microscope (2022)
  • Author(s): Shimadzu Shunji、Furuya Tomoyuki、Ozawa Yasuko、Fukuda Hiroo、Kondo Yuki
  • Journal Title: Quantitative Plant Biology Volume: 3 Pages: e15
  • DOI: 10.1017/qpb.2022.12
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular Mechanisms Underlying the Establishment and Maintenance of Vascular Stem Cells in Arabidopsis thaliana (2022)
  • Author(s): Shimadzu Shunji、Furuya Tomoyuki、Kondo Yuki
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 64 Pages: 274～283
  • DOI: 10.1093/pcp/pcac161
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] MpBZR3はゼニゴケの配偶子器発生を制御する (2023)
  • Author(s): 古谷 朋之, 三枝 菜摘, 山岡 尚平, 山本 千愛, 島津 舜治, 南野 尚紀, 西浜 竜一, 石崎 公庸, 上田 貴志, 深城 英弘, 河内 孝之, 笠原 賢洋, 福田 裕穂, 荒木 崇, 近藤 侑貴
  • Organizer: 第64回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 植物の器官発生におけるシトクロムb5様ヘム結合タンパク質RLFの機能解析 (2023)
  • Author(s): 岩田 健太郎, 後藤 千恵子, 福村 日向丸, 清水 隆之, 丸山 海成, 古谷 朋之, 近藤 侑貴, 笠原 博幸, 増田 建, 石崎 公庸, 深城 英弘
  • Organizer: 第64回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 糖シグナルによる維管束幹細胞制御機構の解析 (2022)
  • Author(s): 鳴瀧 葵, 島津 舜治, 古谷 朋之, 深城 英弘, 石崎 公庸, 近藤 侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第86回大会
• [Presentation] 維管束幹細胞の分裂と分化を制御するサイトカイニンの機能と動態 (2022)
  • Author(s): 島津 舜治, Alif Meem Nurani, 森 秀世, 山田 一貴, 柴田 恭美, 古谷 朋之, 伊藤(大橋) 恭子, 石崎 公庸, 深城 英弘, 朝比奈 雅志, 稲垣 宗一, 角谷 徹仁, 福田 裕穂, 近藤 侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第86回大会
• [Presentation] ゼニゴケ配偶子器の発生におけるMpBZR3の役割 (2022)
  • Author(s): 古谷 朋之, 三枝 菜摘, 山岡 尚平, 島津 舜治, 山本 千愛, 石崎 公庸, 西浜 竜一, 河内 孝之, 福田 裕穂, 笠原 賢洋, 荒木 崇, 近藤 侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第86回大会
• [Presentation] ゼニゴケのタンパク質リン酸化酵素MpYAK1は栄養生殖，生殖器誘導および窒素欠乏応答の制御に関与する (2022)
  • Author(s): 新川 はるか, 梶川 昌孝, 古谷 朋之, 西浜 竜一, 塚谷 裕一, 河内 孝之, 福澤 秀哉
  • Organizer: 日本植物学会第86回大会
• [Presentation] 糖シグナルによる維管束幹細胞制御機構の解析 (2022)
  • Author(s): 鳴瀧 葵, 島津 舜治, 古谷 朋之, 深城 英弘, 石崎 公庸, 近藤 侑貴
  • Organizer: 2022年度（第11回）近畿植物学会講演会
• [Presentation] 維管束幹細胞の分裂と分化を制御する一過的サイトカイニン応答 (2022)
  • Author(s): 島津 舜治, Nurani Alif Meem, 森 秀世, 山田 一貴, 柴田 恭美, 古谷 朋之, 伊藤 (大橋) 恭子, 石崎 公庸, 深城 英弘, 朝比奈 雅志, 稲垣 宗一, 角谷 徹仁, 福田 裕穂, 近藤 侑貴
  • Organizer: 2022年度（第11回）近畿植物学会講演会