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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Studies on the molecular mechanisms and evolution of the generation and transmission of action potential in plants

Research Project

Project/Area Number 21H04978
Research InstitutionNational Institute for Basic Biology

Principal Investigator

長谷部 光泰  基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 教授 (40237996)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 瀬上 紹嗣  基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (00765935)
豊田 正嗣  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (90714402)
Project Period (FY) 2021-05-18 – 2028-03-31
Keywords活動電位 / 食虫植物 / オジギソウ / モウセンゴケ / ハエトリソウ / カルシウムイオン
Outline of Annual Research Achievements

1)センサーラインの作成:モウセンゴケでpHusion、ClopHensorNラインが完成した。2)チャネルロドプシン解析:モウセンゴケにおいてACR1-eYFPとjRCaMP1a、XXM-eYFPとjRGECO1a、ハエトリソウについて、XXM-eYFPとjRGECO1aを導入した形質転換ラインを得た。3)遺伝子破壊:[モウセンゴケ]single cell transcriptome解析は核単離が困難だったため、触毛の頭部、柄、基部のRNA-seq解析を行った。顕微鏡観察に適したアントシアニン欠損(AF)野生型のゲノムリシーケンスを完了、AF野生型標準株とした。MSL10, CNGC15、GLR3.6、TPK1、AHA2a、AHA2の遺伝子破壊体を作出した。[ハエトリソウ]MSL10破壊株において、Ca2+動態を調べた結果、野生型より機械刺激感受性が低下していること、活動電位の発生確率が下がることがわかった。4)局在解析実験:細胞膜局在マーカーラインを確立した。自己プロモーター::遺伝子cDNA-mClover3遺伝子の形質転換実験を行っている。5)オジギソウの解析:MSL10、GLR、AS/LOB遺伝子破壊体などの解析から、MSL10とGLRが正常な活動電位とCa2+波の発生に必要であること、MSL10が機械刺激受容体として機能していることがわかった。さらに、AS/LOB遺伝子がMSL10とGLRを正に制御していることがわかった。6)電気生理学的解析、誘導実験系、相互作用因子解析、オルソログ遺伝子のシロイヌナズナでの機能解析、多様性解析:モウセンゴケ、ハエトリソウ、オジギソウにおいて、細胞内電極挿入による電気生理実験手法をほぼ確立し、Ca2+波と活動電位の同時測定を開始した。また、ハエトリソウにおいて、細胞破壊実験によって、活動電位発生細胞を特定することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

一部実験の遅れが見られるが、来年度早々に完了予定である。

Strategy for Future Research Activity

当初予定どおりに研究を遂行する。

  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 Other

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 食虫植物モウセンゴケ触毛におけるカルシウム波動態の解析2024

    • Author(s)
      瀬上紹嗣、陳鵬、近藤真紀、大井祥子、須田啓、豊田正嗣、長谷部光泰
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 植物の機械刺激受容シグナル伝達機構の研究2024

    • Author(s)
      豊田正嗣
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Cytosolic calcium ion dynamics by mechanical stimuli and their biological roles in the sensitive plant, the Venus flytrap and the sundew2023

    • Author(s)
      Mitsuyasu Hasebe
    • Organizer
      The 6th Symposium on Plant Signaling & Behavior
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechanosensitive and ligand-gated channels responsible for the rapid leaf movement in Mimosa pudica.2023

    • Author(s)
      Hiroaki Mano(研究協力者)
    • Organizer
      The 1st JST International Symposium "Dynamics of Cellular Interactions in Multicellular Systems"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Calcium ion-mediated sensory and movement system in the Venus Flytrap.2023

    • Author(s)
      Hiraku Suda(研究協力者)
    • Organizer
      The 2151st NIG Biological Symposium
    • Invited
  • [Presentation] 食虫植物モウセンゴケの触毛における高速カルシウム波の伝播経路2023

    • Author(s)
      瀬上紹嗣、近藤真紀、松田陸玖、張列弛、落合由裕、陳鵬、大井祥子、須田啓、豊田正嗣、長谷部光泰
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
  • [Presentation] カルシウムシグナルと活動電位の同時測定によるハエトリソウの接触刺激受容細胞の解析2023

    • Author(s)
      須田啓、浅川裕紀、長谷部光泰、豊田正嗣
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
  • [Presentation] Multiple cytosolic calcium waves with different dynamics used in trapping hairs of carnivorous sundew Drosera rotundifolia2023

    • Author(s)
      Segami, S., Kondo, M., Matsuda, R., Zhang, L., Ochiai, T., Chen, P., Ohi, S., Suda, H., Toyota, M., and Hasebe, M.
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamics of cytosolic calcium waves in trapping hairs of carnivorous sundew Drosera rotundifolia2023

    • Author(s)
      Shoji Segami
    • Organizer
      Taiwan-Japan Mini-symposium on Plant Cell Reprogramming and Organ Development
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time visualization of intra- and inter-plant communication2023

    • Author(s)
      豊田正嗣
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 食虫植物モウセンゴケにおけるカルシウム波の伝播経路2023

    • Author(s)
      瀬上紹嗣
    • Organizer
      第10回 エンドメンブレンミーティング
  • [Book] 食虫植物 : 多様性と進化2023

    • Author(s)
      長谷部 光泰
    • Total Pages
      362
    • Publisher
      裳華房
    • ISBN
      9784785358761
  • [Remarks] 基礎生物学研究所生物進化研究部門 webページ

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/evodevo

  • [Remarks] 埼玉大学豊田正嗣研究室 webページ

    • URL

      https://park.saitama-u.ac.jp/~toyotalab/index.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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