| 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 |
20H05781
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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 | 横浜市立大学 |
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研究代表者 |
丸山 大輔 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (80724111)
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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 |
40,950千円 (直接経費: 31,500千円、間接経費: 9,450千円)
2022年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2021年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
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 | 重複受精 / 花粉管 / 助細胞 / 多胚性種子 / 助細胞胚 / 助細胞胚乳融合 / 多胚種子 / プログラム細胞死 / アポミクシス / 胚乳 / 細胞融合 / 体細胞 / 卵細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
被子植物の卵細胞の隣には、花粉管の誘引を担う助細胞が存在する。シロイヌナズナでは受精後に発達する種子の中で、役目を終えた助細胞は胚乳と細胞融合することで消滅する。ところが、イネのある系統では助細胞が消滅せずにそのまま発達して多胚種子が形成される。興味深いことに、われわれが分離した助細胞の細胞融合が起こらないシロイヌナズナの変異体でも、発達中の種子にある助細胞が胚の側で伸長する様子が観察された。本研究では、細胞融合によるプログラム細胞死を止めた助細胞の胚へ運命転換させる試みを通じ、生殖細胞の一種である助細胞や卵細胞、そして体細胞である胚を分ける鍵要素の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
高等植物では、種子前駆組織の胚珠に存在する2つの助細胞が、花粉管を誘引して2つの精細胞を放出させることで卵細胞と中央細胞というメスの配偶子を受精させる。この重複受精で種子は発達を開始する一方、全ての助細胞が細胞死を遂げる。ところが、一部の植物では助細胞が受精後も死なず、胚へと発生する例が報告されている。本研究では助細胞死に関わる転写因子と細胞融合因子の変異に加え、胚発生を促進する因子の異所発現によって、シロイヌナズナで人為的な助細胞由来胚を作らせる生殖改変に挑戦した。助細胞由来胚を含む多胚性種子は未だ得られていないが、次の課題に加え、植物細胞融合の分子機構の一端が明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
卵細胞の姉妹細胞にあたる助細胞から胚を作出することは、近年需要が高まっているDouble Haploid（DH）技術、すなわち、半数体を介して全ての遺伝子をホモ接合とする形質固定法の開発に貢献する。本研究結果は今後の助細胞胚の作出に役立つと期待される。また、助細胞不活性化のツールとしての位置づけであった助細胞と胚乳の細胞融合機構については、融合制御因子であるCTL17の同定や機能解析を通じて多様な知見が得られた。この結果は被子植物の体づくりの可塑性を新たな視点から考えさせるような研究に繋がる発見といえる。
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