| 研究領域 | 細胞運命操作による植物生殖システムのリモデリング |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05779
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
水多 陽子 名古屋大学, 高等研究院・ITbM, 特任助教 (70645142)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)
2022年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2021年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2020年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
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| キーワード | 花粉 / イメージング / 一過的導入 / 植物 / 生殖 / 一過的遺伝子導入 / 植物生殖 / 一過的遺伝子発現 / 遺伝子発現解析 / 花粉管 / 運命決定 / 遺伝子導入 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
花を咲かせる植物のオスの配偶体は花粉と呼ばれ、1細胞が2回分裂することで、配偶子である精細胞が形成される。この分裂では栄養細胞と精細胞という、全く異なる性質と運命を持つ細胞ができる。しかし、それぞれの細胞の運命決定のしくみや、受精能を獲得するしくみについては、未だ不明な点が多い。本研究ではこれらの謎に答えるため、独自のイメージングと遺伝子導入法により、花粉の細胞運命と受精能獲得の分子メカニズムを明らかにし、受精を制御することを試みる。将来的には育種や生殖技術への応用、展開を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では蛍光タンパク質のマーカーラインを整備し、共焦点顕微鏡を用いて花粉や花粉管の発生過程を長時間生きたまま観察し、解析する手法を確立した。併せて花粉へ遺伝子を一過的に導入し、遺伝子機能や表現型に与える影響などを評価した。その結果、花粉の第一分裂時の核の位置が、栄養細胞と雄原細胞への分化に重要であることが明らかとなった。また、導入花粉を単離し、少数の花粉から次世代シークエンサーを用いて網羅的な遺伝子発現解析を行なった。さらに、一過的導入花粉を選抜する方法を確立し、選抜した花粉を受粉することで、花粉管発芽などを評価した。本研究の成果の一部は、複数の論文、および学会にて発表した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
花粉は被子植物に共通の器官である。よって、花粉の形成過程を知ることは、被子植物の生殖を知る上で重要である。また、作物の生産性の向上や不稔性の打破など、農業や育種にも重要である。本研究では、花粉に一過的な遺伝子導入を行うことで、生きたまま花粉の発生過程における遺伝子発現や形態変化を解析できるようになった。また、遺伝子導入された花粉を選抜し受粉することで、受精までを観察可能なことが示された。本研究の手法や知見を用いることで、今後は発生、分化に関わる遺伝子の調査や、種間の比較解析の研究などが促進されると期待される。
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