2022 Fiscal Year Research-status Report
無性芽形成を介したゼニゴケの栄養繁殖を制御する仕組みの解析
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21K15116
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小松 愛乃 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (70824837)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 栄養繁殖 / 植物ホルモン / 苔類ゼニゴケ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉や根、茎からクローン個体を作る「栄養繁殖」は旺盛な繁殖を可能にする。ゼニゴケの栄養繁殖では、成長の基本となる葉状体の表面に杯状体が形成され、杯状体内に形成される多数の無性芽がそれぞれクローン個体として成長する。無性芽は杯状体の底部に分化する無性芽始原細胞に由来するが、その細胞運命の決定や無性芽数の制御に関する分子レベルでの知見は乏しい。これまでにストリゴラクトン(SL)信号伝達の祖先型であるKL信号伝達系が無性芽形成を促進することを見出しており、KL信号伝達を介して無性芽形成が調節されていると考えた。そこで、本研究では、無性芽形成の初期過程の制御やKL信号伝達による制御を明らかにすることで、栄養繁殖の調節や進化を理解することを目的とする。令和4年度は、以下の2つの解析を行なった。令和3年度と令和4年度の解析結果をまとめ、Current biology誌に論文を発表した。
解析3．無性芽形成におけるSMXL標的遺伝子群の機能解析
昨年度単離したKL信号伝達の下流で無性芽形成を制御する標的遺伝子群の中から、複数の遺伝子について、発現部位の解析、機能欠損変異体の作出、表現型の観察を行った。これらの解析の結果から無性芽形成への関与が明確な遺伝子選抜し、形態学的及び組織化学的解析とともに遺伝学的解析を行った。
解析4．KL信号伝達系による標的遺伝子の制御
これまでの解析から明らかになった標的遺伝子の一部について、KL信号伝達遺伝子との多重変異体の作出、変異体での標的遺伝子の過剰発現等を行った。標的遺伝子がKL信号伝達の下流で作用することを明らかに示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
令和4年度に予定していた標的遺伝子の機能解析について、一部の遺伝子を対象に順調に進行することができたため、それらの遺伝子については令和5年度に実施予定であったKL信号伝達系による標的遺伝子の制御まで解析を進めることができた。十分な解析を進めることができたため、論文での発表を行うことができた。
また、標的遺伝子の候補が残っており、これらの遺伝子についても発現部位の解析を行うためのマーカー株の作出および機能欠損変異体の作出が完了している。令和4年度の解析と同様に、無性芽形成への関与が示唆される遺伝子について、今後、より発展的に機能解析を行うことが可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度に得られた成果をもとに、すでに解析した遺伝子以外の下流標的遺伝子群について機能解析を進める。既に発現部位の解析を行うためのマーカー株の作出および機能欠損変異体の作出が完了している遺伝子については、発現部位の決定と機能欠損変異による表現型変化の解析を行い、無性芽形成への関与について明らかにする。さらに、無性芽形成への関与が示された遺伝子ついて、KL信号伝達遺伝子との多重変異体の作出、変異体における候補遺伝子の過剰発現等を行い、標的遺伝子がKL信号伝達の下流で作用することを検証する。KL信号伝達系による下流標的遺伝子の制御機構に関する知見を得るとともに、標的遺伝子群の環境応答についても解析し、無性芽形成を制御する環境情報に関する知見の獲得を目指す。
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[Journal Article] An ancestral function of strigolactones as symbiotic rhizosphere signals2022
Author(s)
Kodama K., Rich M. K., Yoda A., Shimazaki S., Xie X., Akiyama K., Mizuno Y., Komatsu A., Luo Y., Suzuki H., Kameoka H., Libourel C., Keller J., Sakakibara K., Nishiyama T., Nakagawa T., Mashiguchi K., Uchida K., Yoneyama K., Tanaka Y., Yamaguchi S., Shimamura M., Delaux PM., Nomura T., Kyozuka J.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 3974
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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