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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Studies on the developmental mechanism and evolutionary basis of a novel plant meristematic tissue for vegetative propagation

Research Project

Project/Area Number 21H02513
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKyoto Sangyo University

Principal Investigator

木村 成介  京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 朝比奈 雅志  帝京大学, 理工学部, 教授 (00534067)
武田 征士  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (90508053)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords栄養繁殖 / 再生繁殖芽 / 再生 / 新奇器官
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、水陸両生植物のRorippa aquaticaで発見された、栄養繁殖に関わる新奇器官「再生繁殖芽」の発生メカニズムや進化的背景の分子基盤を明らかにすることを目的として研究を進めている。令和5年度においては、以下の研究を進めた。
(1) 再生繁殖芽と離層の形成を司る遺伝子制御ネットワークの解明:再生繁殖芽の発生と離層形成のメカニズムを明らかにするため、トランスクリプトーム解析をすすめる準備を行った。前年度までの形態学的な観察から、再生繁殖芽が形成される位置やタイミングは明らかにしていた。再生繁殖芽が形成された直後のトランスクリプトーム解析をおこなったところ、STMやCUCなどの分裂組織の維持や器官形成に関わる遺伝子が発現していた。そこで、再生繁殖芽の形成初期において形成部位特異的なトランスクリプトーム解析を行うために、レーザーマイクロダイセクションを実施するための組織の採取法の検討などを開始した。
(2) 植物における再生繁殖芽の存在の普遍性の調査:これまで、R. aquatica以外に再生繁殖芽を持つ植物は見つかってなかったので、再生繁殖芽の存在の普遍性を調査した。昨年度までに、日本において入手が可能なイヌガラシ属植物やタネツケバナ属の植物(イヌガラシ、スカシタゴボウ、クレソンなど)の調査を終えていた。そこで、今年度は、イギリスとの共同研究により、キュー植物園等で入手可能なアブラナ科植物について同様の調査を行ったが、再生繁殖芽を持つ植物は見つらなかった。R. aquaticaと近縁の水陸両生植物のR. amphibiaも持っていないことから、再生繁殖芽は珍しい新奇器官であることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究項目(1) の「再生繁殖芽と離層の形成を司る遺伝子制御ネットワークの解明」については、初期的なトランスクリプトーム解析を行うことができた。しかしながら、レーザーマイクロダイセクションを実施するには至らなかったので、今後できるだけ早く試料の採取条件等を確立し、再生繁殖芽の形成初期におけるトランスクリプトーム解析を実施したい。また、研究項目(2)の「植物における再生繁殖芽の存在の普遍性の調査」については、計画当初の目的を完了することができた。以上のことから、本研究は概ね計画通り、かつ、順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

次年度については、これまでに実施した研究項目について引き続き取り組むとともに、研究成果を学会発表や学術論文として発表する。昨年度からは、本研究の成果を学会で発表しており、高い評価を得られただけでなく、有益なフィードバックも受けることができた。これらも参考にしながら研究を進め、引き続き学会で研究成果を積極的に発信するとともに、年度の後半には学術論文の執筆を完了させて投稿することを目指す。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 中国科学院水生生物研究所(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      中国科学院水生生物研究所
  • [Int'l Joint Research] Imperial College London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Imperial College London
  • [Journal Article] A chromosome-level genome assembly for the amphibious plant Rorippa aquatica reveals its allotetraploid origin and mechanisms of heterophylly upon submergence2024

    • Author(s)
      Sakamoto Tomoaki、Ikematsu Shuka、Nakayama Hokuto、Mand?kov? Terezie、Gohari Gholamreza、Sakamoto Takuya、Li Gaojie、Hou Hongwei、Matsunaga Sachihiro、Lysak Martin A.、Kimura Seisuke
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 7 Pages: 1~14

    • DOI

      10.1038/s42003-024-06088-7

  • [Journal Article] Synergistic polyploidization and long‐distance dispersal enable the global diversification of yellowcress herbs2023

    • Author(s)
      Han Ting‐Shen、Yu Chih‐Chieh、Zheng Quan‐Jing、Kimura Seisuke、Onstein Renske E.、Xing Yao‐Wu
    • Journal Title

      Global Ecology and Biogeography

      Volume: 33 Pages: 458~469

    • DOI

      10.1111/geb.13798

  • [Journal Article] Rewiring of hormones and light response pathways underlies the inhibition of stomatal development in an amphibious plant Rorippa aquatica underwater2023

    • Author(s)
      Ikematsu Shuka、Umase Tatsushi、Shiozaki Mako、Nakayama Sodai、Noguchi Fuko、Sakamoto Tomoaki、Hou Hongwei、Gohari Gholamreza、Kimura Seisuke、Torii Keiko U.
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 33 Pages: 543~556

    • DOI

      10.1016/j.cub.2022.12.064

  • [Presentation] Switching life histories in amphibious plants: Survival strategies in riparian environments2024

    • Author(s)
      Seisuke Kimura, Shuka Ikematsu, Tomoaki Sakamoto
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会シンポジウム「Survival strategies and its molecular basis of plants through switching life histories」
    • Invited
  • [Presentation] Adapting to the Edge: Exploring Phenotypic Plasticity in Amphibious Plants for Riparian Environment Survival2023

    • Author(s)
      Seisuke Kimura
    • Organizer
      1st International Sympodium on Plant Ecological Evolutionary Developmental Biology (PEED2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] アブラナ科水陸両生植物 Rorippa aquatica のゲノム解読と比較解析2023

    • Author(s)
      坂本智昭,木村成介
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会シンポジウム「次世代シークエンサーがスポットライトを当てた「なまら」面白い生き物たち」
    • Invited
  • [Presentation] アブラナ科水陸両生植物 Rorippa aquatica の茎生葉表皮における新奇分裂組織の形成と散布による栄養繁殖2023

    • Author(s)
      池松朱夏、佐々木亜美、坂本智昭、木村成介
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会シンポジウム「植物の多様な増殖」
    • Invited
  • [Presentation] Exploring plant adaptations to aquatic environments: A study of Rorippa aquatica, an amphibious plant living at the edge of the water2023

    • Author(s)
      Seisuke Kimura
    • Organizer
      Concurrent Session “Living on the edge: Adaptation of Arabidopsis extremophyte relatives to harsh environment”, The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 葉の形を変えて水中で生き延びる植物の謎を解明 !!

    • URL

      https://www.kyoto-su.ac.jp/news/2024_ls/20240418_400a_news_.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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