被子植物における花メリステムの有限性制御機構の解明

• Project/Area Number: 13J05127
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田中 若奈 東京大学, 理学系研究科, 助教
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: メリステム / 花 / 有限性 / 腋芽 / 形態形成 / 無限性

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究から，TILLERS ABSENT1 (TAB1) は，生殖成長期においては花メリステムの維持，栄養成長期においては腋芽形成の初期過程（プレメリステム）の未分化性の維持を担っていることを示した．今年度は，腋芽形成の初期過程の制御機構をより詳細に理解するために，新たな変異体を単離し解析を行った．reduced spikelet1 (res1) では，分げつ形成が阻害され，花の数が若干減少した．まず，この分げつ形成阻害の原因を明らかにするために腋芽形成過程の観察を行った結果，tab1 よりも初期の段階で腋芽形成が停止しており，プレメリステムが形成されていないことを明らかにした．この結果から，RES1 の機能は，腋芽メリステムのもととなるプレメリステムの分化に必須であることが示唆された．res1 変異体において，腋芽形成の初期マーカーであるMOC1 と LAX1 の発現パターンを解析した結果，これら２遺伝子の発現は検出されなかった．これは，RES1 が，MOC1，LAX1 よりも上流で腋芽形成の開始を制御している可能性を示唆している．tab1 res1 二重変異体は，栄養成長期においては，res1 同様の表現型を示したが，生殖成長期においては，約９割の花が完全に欠損するという劇的な異常を示した．様々な発生段階の花序の観察やマーカー遺伝子の発現解析によって，花メリステムの分化は起こっているものの，その未分化性を維持できず早期に停止している可能性が示唆された．
twin eyes (twe) 変異体では異所的な胚珠が形成され，花メリステムが無限となることから，本変異体の原因遺伝子は花メリステムの有限性促進因子であると推測される．昨年度までに，カサラスゲノムがジャポニカの twe 変異を抑圧していることが示唆されていたため，今年度はカサラス背景で twe の異常が生じる栽培環境検討した結果，少量ではあるがマッピング用の F2 サンプルを採取することができた．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of a rice <i>fickle spikelet1</i> mutant that displays an increase in flower and spikelet organ number with inconstant expressivity (2015)
  • Author(s): Suzuki, C., Tanaka, W., and Hirano, H.-Y.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 90 Issue: 3 Pages: 181-184
  • DOI: 10.1266/ggs.90.181
  • NAID: 130005105467
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Generation of artificial <i>drooping leaf</i> mutants by CRISPR-Cas9 technology in rice (2015)
  • Author(s): Ikeda, T., Tanaka, W., Mikami, M., Endo, M., and Hirano, H.-Y.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 90 Issue: 4 Pages: 231-235
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00030
  • NAID: 130005118398
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Axillary meristem formation in rice requires the WUSCHEL ortholog TILLERS ABSENT1. (2015)
  • Author(s): Wakana Tanaka, Yoshihiro Ohmori, Tomokazu Ushijima, Hiroaki Matsusaka, Tomonao Matsushita, Toshihiro Kumamaru, Shigeyuki Kawano, and Hiro-Yuki Hirano
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: 1173-1184
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00074
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Flower development in rice. (2014)
  • Author(s): Wakana Tanaka, Taiyo Toriba, Hiro-Yuki Hirano
  • Journal Title: The molecular genetics of floral transition and flower development Volume: 72 Pages: 221-262
• [Journal Article] Grass Flower Development (2014)
  • Author(s): Hirano, Hiro-Yuki, Tanaka Wakana, Toriba Taiyo
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 1110 Pages: 57-84
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-9408-9_3
  • ISBN: 9781461494072, 9781461494089
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 小穂の発生に多面的な異常を生じる変異体 washidukami (wad) の解析 (2016)
  • Author(s): 杉山茂大, 田中若奈, 鳥羽大陽, 平野博之
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] イネ floral organ number2 変異を亢進する変異体の解析 (2016)
  • Author(s): 鈴木千絵, 佐藤大輔, 田中若奈, 平野博之
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] イネの花序形態を制御する遺伝子機能の解明 (2015)
  • Author(s): 田中若奈, 平野博之
  • Organizer: 国立遺伝学研究所研究会「植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構」
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県・三島市）
  • Year and Date: 2015-11-06
  • Invited
• [Presentation] イネの TAB1 遺伝子は分げつと穂の形成を制御する (2015)
  • Author(s): 田中若奈, 河野重行, 平野博之
  • Organizer: 第128回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 新潟大学（新潟県・新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] イネの花・小穂器官数が増加する fickle spikelet1 変異体の解析 (2015)
  • Author(s): 鈴木千絵, 田中若奈, 平野博之
  • Organizer: 第128回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 新潟大学（新潟県・新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] 輪生様の一次枝梗を生じるイネ変異体の発生遺伝学的解析 (2015)
  • Author(s): 池田拓之, 田中若奈, 村井正之, 坂本智昭, 倉田哲也, 平野博之
  • Organizer: 第128回日本育種学会講演会
  • Place of Presentation: 新潟大学（新潟県・新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] 小穂発生に異常のあるイネの変異体 washidukami (wad) の解析 (2015)
  • Author(s): 杉山茂大, 田中若奈, 鳥羽大陽, 平野博之
  • Organizer: 日本育種学会 第127回講演会
  • Place of Presentation: 玉川大学（東京都町田市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] イネの fon2 変異を亢進する変異の同定 (2015)
  • Author(s): 鈴木千絵, 佐藤大輔, 田中若奈, 平野博之
  • Organizer: 日本育種学会 第127回講演会
  • Place of Presentation: 玉川大学（東京都町田市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [Presentation] イネの腋芽形成の開始機構の解析 (2015)
  • Author(s): 田中若奈, 大森良弘, 牛島智一, 松坂弘明, 松下智直, 熊丸敏博, 河野重行, 平野博之
  • Organizer: 日本植物生理学会 第56回年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 輪生様枝序を生じるイネ変異体の発生遺伝学的解析 (2015)
  • Author(s): 池田拓之, 田中若奈, 村井正之, 坂本智昭, 倉田哲也, 平野博之
  • Organizer: 日本植物生理学会 第56回年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] イネの腋芽形成の初期過程を制御する遺伝子の解析 (2014)
  • Author(s): 田中若奈, 大森良弘, 牛島智一, 松坂弘明, 松下智直, 熊丸敏博, 河野重行, 平野博之
  • Organizer: 日本育種学会 第126回講演会
  • Place of Presentation: 南九州大学（宮崎県都城市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 小穂と花序の形態を制御する YABBY 遺伝子の機能解析 (2014)
  • Author(s): 田中若奈, 河野重行, 平野博之
  • Organizer: イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ 2014
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-12
• [Presentation] 3つのTOB1様YABBY遺伝子はイネの花と花序の形態を制御する (2013)
  • Author(s): 田中若奈, 河野重行, 平野博之
  • Organizer: 日本遺伝学会 第85回大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2013-09-19