Autonomous de novo polarity determination mechanism in pollen

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19328
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Mizuta Yoko 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 助教 (70645142)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 花粉 / 発生 / 極性 / 非対称分裂 / 遺伝子導入 / ライブイメージング

Outline of Final Research Achievements

In this study, Nicotiana benthamiana, a type of dicotyledonous plant, was used to establish a method for confocal live imaging of the pollen development process with transient gene delivery. This made it possible to analyze asymmetric division and intracellular polarity of pollen. We established a method for real-time imaging of nuclear and cytoplasmic divisions and quantified intracellular structure and polarity. Based on the findings in Arabidopsis, we introduced genes involved in asymmetric division and differentiation and found that some specific localizations and phenotypes can be analyzed, such as inhibition or promotion of asymmetric division and differentiation.

Free Research Field

植物生殖

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

花粉は被子植物に共通の細胞であり、被子植物の花粉に普遍的な非対称分裂や雄原細胞の分化メカニズムを明らかにすることは、生物学上重要なだけでなく、農業育種などの分野においても重要である。本研究は花粉の発生を1細胞レベルで追跡可能であり、本研究により確立された観察・解析手法は、例えば樹木など開花までに時間がかかる種や形質転換体の作出が困難な種においても、遺伝子の働きや細胞機能を調べるのに有効な方法である。本研究によって得られた成果は、今後、植物生殖分野を含む様々な植物研究へと発展することが期待される。