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花器官の数と配置の決まり方:発生過程の数理モデルによる理解

研究課題

研究課題/領域番号 12J01243
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物分子生物・生理学
研究機関大阪大学

研究代表者

北沢 美帆  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード数理モデル / 被子植物 / 形態形成 / 花器官数 / キンポウゲ科 / 花器官
研究実績の概要

萼片や花弁といった花器官の数は、被子植物門の大多数を占める真正双子葉植物では5個(五数性)であることが多い。四数性の花が次いで多く、六・七数性や、単子葉植物で多い三数性の花は真正双子葉植物では少ない。一方で、種によっては同一種・同一個体群でも花器官の数に大きなばらつきが見られる。大きさも形も違う多種多様な花で花器官数が同じであるのは、発生過程に特定の数になりやすい性質があるのではないだろうか。基本数は同じ五であるのに、ばらつきの大きさが異なるような状況は、どのような発生過程のパラメータが変化することで起こるのだろうか。
本研究は、数理モデルを用いた花器官の数が決定する条件の探索と、実地観察による花器官数のばらつきの調査の二つの項目からなる。数理モデルについては過去二年の間に、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数が決まる条件を準解析的に解く方法を見出した。その結果として主要なモデルパラメータに対し四数性と五数性が六・七数性に比べ広い範囲で現れることを示した。当該年度においては、これらの結果を論文にまとめ、受理された。
並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科植物(イチリンソウ属、キンポウゲ属、セツブンソウ属)について花器官数の調査を行った。当該年度を含む三年間の実地調査の結果、花器官数のばらつき方は多くの場合左右非対称(花器官数が増えることは多いが減ることは稀)であり、正規分布ではなかった。発生過程と対応付き、分布を再現するモデルとして花器官の発生運命の決定機構(ABCモデル)に基づく分布を提案し、統計的モデル選択により複数のモデルと比較した結果、最適なモデルであることが示された。これらの結果を論文にまとめて出版した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] A Dynamical Phyllotaxis Model to Determine Floral Organ Number2015

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa, M. S. and Fujimoto, K.
    • 雑誌名

      PLoS Computational Biology

      巻: 11(5) 号: 5 ページ: 3144-3150

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1004145

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Developmental basis for stochasticity in floral organ numbers2014

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa, M. S. and Fujimoto, K.
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Sciences

      巻: 5 ページ: 545-545

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00545

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A developmental model for variation in floral organ numbers2014

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa, Miho and Fujimoto, Koichi
    • 学会等名
      5th Meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • 発表場所
      Universitat Wien, ウィーン, オーストリア
    • 年月日
      2014-07-22 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 花器官の数の決まり方 : Douady & Couderの数理モデルの発展2014

    • 著者名/発表者名
      北沢美帆
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A theoretical study of the developmental properties that determine floral organ number花器官の数はどのような発生過程から決まるのか2013

    • 著者名/発表者名
      Miho Kitazawa
    • 学会等名
      日本発生生物学会第46回年会
    • 発表場所
      くにびきメッセ (島根県松江市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 花器官の数と配置を決める発生過程のダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      北沢美帆
    • 学会等名
      日本植物学会第76回大会
    • 発表場所
      兵事県立大学書写キャンパス
    • 年月日
      2012-09-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A developmental kinetics that robustly determines floral organ number2012

    • 著者名/発表者名
      Miho Kitazawa
    • 学会等名
      The fourth meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • 発表場所
      リスボン大学(ポルトガル)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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