Integration of environmental cues and synthesis/distribution of signaling molecules in lotus node

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21306
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Higuchi Yohei 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00746844)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: ハス / 節 / 開花 / 貯蔵器官肥大 / フロリゲン / チューベリゲン / 維管束組織

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the mechanisms of flowering and the formation of underground storage organs in lotus, we focused on the "node" of the lotus rhizome and analyzed the internal structure and whole transcriptome in the node. We conducted transcriptome analysis by RNA-seq in underground tissues (nodes and internodes) of in vitro cultured and field-grown lotus cultivars 'MAYR', a continuous flowering cultivar, and 'OURS', a rarely flowering cultivar, respectively. In addition to previously identified florigen/anti-florigen and tuberigen candidate genes NnFT2, NnBFT1, and NnFT3, we found that NnFD2 and NnMFT were newly found to fluctuate in expression in conjunction with rhizome enlargement conditions. In addition, histological analysis revealed the three-dimensional structure of vascular bundle tissue inside the node.

Free Research Field

園芸学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、フロリゲンやチューベリゲン等の植物の成長相転換に関わるシグナル因子の発現が、植物体地下部の節で制御されていることを詳細に解析した初の報告となる。一般的に植物は光周期等の外環境の変化を葉で感知し、葉の維管束組織でシグナル物質が合成され、その後成長点へと分配されると考えられてきたが、今後は節内部の維管束組織に注目し、マーカー遺伝子の発現解析等を実施する必要がある。本研究で得られた知見を利用することで、さまざまな植物・作物の開花制御機構の理解が進むとともに、節などに注目した植物体の局所温度管理により画期的な栽培技術の開発に繋がる可能性が期待される。