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2021 Fiscal Year Annual Research Report

植物受精卵の発生制御機構を司る核内クロマチン構造変遷と父母因子の機能解析

Research Project

Project/Area Number 21J01093
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionThe University of Tokyo

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(PD)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2024-03-31
Keywords受精卵 / 配偶子 / 核合一 / 父母因子 / イネ / 発生
Outline of Annual Research Achievements

被子植物の受精卵では、卵核と精核が融合し受精卵核となったのちに第一分裂が起こり、その後の胚発生を進行させる。そのため、受精卵発生の正常な進行に向けては、受精後の雌雄核の合一及びそれに伴うダイナミックな核内クロマチンの構造変化や遺伝子発現変動による受精卵発生制御機構の関与が想定される。そこで本研究では、雌雄核の合一時期にあたる受精卵の初期発生過程に焦点を当て、受精卵発生制御機構を司る父母因子の役割およびその分子基盤の一端の解明に取り組んでいる。
配偶子融合直後からの遺伝子発現プロファイルを明らかにするため、イネ初期受精卵の時系列トランスクリプトーム解析を行った。その結果、各ステージの遺伝子発現データが再現性よく得られ、受精卵の初期発生過程で発現変動を示す遺伝子群が同定された。また、受精卵内における父性アリルからの転写開始時期が、雌雄核の融合開始時期と一致していることが示唆された。さらに、受精卵の初期発生過程において、母方依存的な発現から両アリル発現へとゲノムワイドな発現プロファイルの移行が確認された。これら遺伝子発現データを基に、受精直後から発現変動を示す遺伝子、および、受精卵の初期発生過程において片親アリル依存的な発現を示す遺伝子の絞り込みを進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

イネ初期受精卵の時系列トランスクリプトームデータを基に、雌雄核の合一時期にあたる初期発生過程における遺伝子発現プロファイルの解析および機能解析に向けた発現変動遺伝子の選定を進めている。

Strategy for Future Research Activity

①イネ受精卵の初期発生過程における発現変動遺伝子の機能解析:イネ受精卵の遺伝子発現データから同定された発現変動遺伝子群の中から、主に片親アリル依存的な発現を示し、かつ、受精卵発生制御への関与が見込まれる候補遺伝子を選定し、イネあるいはシロイヌナズナを用いた標的変異体系統の作出を行う。作出した標的変異体の表現型を解析し、稔実率の低下など、受精・発生不全が見込まれる系統を選抜しその機能解析を進める。
②イネ配偶子・受精卵のエピゲノム解析に向けた予備的実験:受精卵核内のクロマチン構造変化の解析に向けて、解析試料の調製法の検討を行う。

  • Research Products

    (11 results)

All 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Regulatory functions of ROS dynamics via glutathione metabolism and glutathione peroxidase activity in developing rice zygote2021

    • Author(s)
      Rattanawong Kasidit、Koiso Narumi、Toda Erika、Kinoshita Atsuko、Tanaka Mari、Tsuji Hiroyuki、Okamoto Takashi
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 108 Pages: 1097~1115

    • DOI

      10.1111/tpj.15497

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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
    • Journal Title

      Annals of the New York Academy of Sciences

      Volume: 1506 Pages: 35~54

    • DOI

      10.1111/nyas.14675

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Isolation of gametes and zygotes from Setaria viridis2021

    • Author(s)
      Toda Erika、Kiba Takatoshi、Kato Norio、Okamoto Takashi
    • Journal Title

      BioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2021.11.01.466850

    • Open Access
  • [Presentation] イネ受精卵への物質導入によるゲノム編集2021

    • Author(s)
      戸田絵梨香
    • Organizer
      日本ゲノム編集学会第6回大会
  • [Presentation] イネ受精卵の最初期発生過程における遺伝子発現変動および父母因子の発現プロファイル2021

    • Author(s)
      戸田絵梨香, 越水静, 木下温子, 永田博基, 赤坂大輔, 大西由之佑, 東山哲也, 木下哲, 矢野健太郎, 岡本龍史
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] 野生蘭ネジバナにおける単一受精説の検証2021

    • Author(s)
      水上茜, 福村薫, 加藤ふゆき, 戸田絵梨香, 時田(松浦)公美, 鈴木孝征, 東山哲也
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] キメラリプレッサーを用いたイネ卵細胞の分裂・発生を誘導する新規転写因子の探索2021

    • Author(s)
      澤本陸, 大島良美, 貴嶋紗久, 光田展隆, 池田美穂, 高崎寛則, 高木優, 戸田絵梨香, 岡本龍史
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] イネ受精卵発生を誘導するOsASGR-BBML1の標的遺伝子群の同定2021

    • Author(s)
      増尾心之介, 大島良美, 貴嶋紗久, 光田展隆, 池田美穂, 高崎寛則, 高木優, 戸田絵梨香, 木下温子, 岡本龍史
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] Embryo dependent and independent gene expression in endosperm2021

    • Author(s)
      Zhang Y, Takasaki H, Maruyama D, Toda E, Okamoto T, Takagi-Ohme M
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] イネ受精卵の最初期発生過程における遺伝子発現プロファイルの解析2021

    • Author(s)
      戸田絵梨香、越水静、木下温子、東山哲也、矢野健太郎、岡本龍史
    • Organizer
      第4回植物インフォマティクス研究会・年会
  • [Presentation] Functional analysis of the endosperm genes expressed in an embryonic development-dependent manner in Arabidopsis2021

    • Author(s)
      Zhang Y, Maruyama D, Toda E, Okamoto T, Oshima Y, Mitsuda N, Takasaki H, Takagi-Ohme M
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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