2021 Fiscal Year Research-status Report
Developmental profiles of fused cells produced by fusion of plant zygotes with somatic protoplasts
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21K15126
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
戸田 絵梨香 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (50783065)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 受精卵 / 体細胞 / 配偶子 / プロトプラスト / イネ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、イネ花から単離した卵細胞と精細胞を電気的に融合し受精卵を作出するin vitro受精系を用いて、作出した受精卵にさらに体細胞組織由来のプロトプラストを融合させることで、融合細胞（融合受精卵）を作出し、それらの発生解析を行う。これにより、エピゲノム修飾状態の異なる細胞の融合が、植物受精卵の発生プロファイルにどのような影響を及ぼすかについて、実験発生学的に明らかにすることを目的としている。また、融合受精卵の遺伝子発現解析を行い、それらを受精卵との比較解析に用いることで、受精卵発生を司る分子基盤を浮かび上がらせ、その解明につなげる。本年度は、主に以下の研究内容を実施した。
イネ受精卵と体細胞プロトプラストから作出した融合細胞の発生プロファイル：卵細胞、精細胞および体細胞プロトプラストの融合によって融合受精卵を作出し、それらの発生過程を観察したところ、融合受精卵の多くは核合一前後のステージでその発生を停止した。これらの結果より、エピゲノム修飾状態が異なるゲノムあるいは体細胞プロトプラスト由来の細胞質・オルガネラの混合が、植物受精卵の発生に影響を及ぼすことが示唆された。さらに、融合受精卵を構成する配偶子の割合を増やすことによって、融合受精卵が受精卵様の発生様式を示すことが明らかとなり、細胞内の配偶子と体細胞のゲノム（核相）比率によって、融合受精卵は異なる発生プロファイルを示すことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
先行研究において、雌雄バランスが不均衡なイネ倍数性受精卵の発生プロファイルが観察され、雌性過多な倍数性受精卵（複数個の卵細胞と一個の精細胞からなる倍数性受精卵）は、二倍体受精卵と同等の発生能をもつことが示されている。そこで、この雌性過多な倍数性受精卵に対しても同様に体細胞プロトプラスト融合を行ったところ、融合受精卵を構成する卵細胞の割合を増やすことによって、融合受精卵が受精卵様の発生様式を示すことが明らかになった。これらの結果より、細胞内の配偶子と体細胞のゲノム（核相）比率によって、融合受精卵は異なる発生プロファイルを示すこと、また、配偶子の割合を増やすことで、融合受精卵は体細胞由来のゲノム・細胞質・オルガネラとの軋轢を乗りこえ、受精卵としての分裂・発生を進行させることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
イネ融合細胞の遺伝子発現プロファイルの解析および受精卵との比較解析：融合細胞を対象としたトランスクリプトーム解析を行うことで、それらの遺伝子発現プロファイルを明らかにする。このとき、受精卵の遺伝子発現データとの比較解析を行うことによって、受精卵発生制御に関与する遺伝子群の探索・同定を進める。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響により、植物育成環境の整備に当初見込みよりも時間を要したため。このため、遺伝子発現解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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[Journal Article] Plant genome engineering from lab to field-a Keystone Symposia report2021
Author(s)
Cable J, Ronald PC, Voytas D, Zhang F, Levy AA, Takatsuka A, Arimura S, Jacobsen SE, Toki S, Toda E, Gao C, Zhu J, Boch J, Van Eck J, Mahfouz M, Andersson M, Fridman E, Weiss T, Wang K, Qi Y, Jores T, Adams T, Bagchi R
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Journal Title
Annals of the New York Academy of Sciences
Volume: 1506
Pages: 35～54
DOI
Open Access / Int'l Joint Research
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