| 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 |
20H05780
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山岡 尚平 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (00378770)
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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 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
33,410千円 (直接経費: 25,700千円、間接経費: 7,710千円)
2022年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2021年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2020年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
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| キーワード | 生殖細胞分化 / 配偶子形成 / 転写因子 / 花粉 / ゼニゴケ / 陸上植物 / 進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
コケ植物と被子植物のモデルを比較解析することで，陸上植物で進化的に保存された配偶子の分化運命決定メカニズムを明らかにする．シロイヌナズナの分子遺伝学解析とベンサミアナタバコ花粉での１細胞レベルでの解析技術を駆使し，花粉における精細胞形成のメカニズムを解明する．運命決定に関わる転写因子の共発現誘導により，体細胞からの花粉配偶子系列細胞のin vitroでの分化誘導系の構築を試み，植物配偶子形成システムのリモデリングを目指す．
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| 研究成果の概要 |
陸上植物は、減数分裂で生じる単相の多細胞体「配偶体」の中に生殖細胞を分化させる。本研究では、BNB-LRL/DROPヘテロ二量体が配偶体における生殖細胞分化を制御する鍵因子であることを示した。ゼニゴケとシロイヌナズナにおいてBNB-LRL/DROPの標的遺伝子を見出し、それらが進化的に保存されているという示唆を得た。標的のひとつは細胞壁代謝関連酵素遺伝子であり、雄原細胞の取り込みに関わっていた。ベンサミアナタバコのBNBオルソログも雄原細胞分化に関わっていた。これらのことから、陸上植物の生殖細胞分化には、BNB-LRL/DROPにより制御される複数の制御モジュールが関わることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
陸上植物は、単相(n)と複相(2n)の両方において多細胞体を形成する「世代交代」を行う。配偶子形成において、植物は単相の多細胞体の中で生殖細胞を分化させるが、分子機構はほぼ不明であった。本研究では、生殖細胞分化の鍵因子としてBNB-LRL/DROPヘテロ二量体を同定し、標的分子機構を見出し、それらが陸上植物の系統間において広く保存されているという示唆を得た。また、これまで不明であった被子植物の花粉第１分裂における細胞運命決定の分子機構解明の端緒を開いた。本研究は、植物の有性生殖に関する基礎的な知見をもたらすものであり、今後の研究の進展により、農業・育種・バイオテクノロジーへの応用も期待できる。
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