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受精卵と体細胞に共通する発生機作

研究課題

研究課題/領域番号 16K14742
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 発生生物学
研究機関首都大学東京

研究代表者

岡本 龍史  首都大学東京, 理学研究科, 教授 (50285095)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード細胞分化 / 分化全能性 / 体細胞 / 受精卵 / イネ / 物質導入 / 微量オーム解析 / 植物
研究成果の概要

イネ体細胞カルスから分化全能性(分裂能)を保持したままプロトプラストを調製し培養する系を確立し、さらに、それらプロトプラストの増殖プロファイルを経時観察することで単離・培養した細胞の約3.5 %が増殖性プロトプラストであることを明らかにした。また、増殖性プロトプラストの比較対象となるイネ受精卵を対象とした単一細胞レベルでのトランスクリプトーム解析法およびPEG-Ca2+法による物質導入系も確立した。さらには、当該物質系を用いて単離イネ細胞を用いたゲノム編集を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般に被子植物の体細胞は分化全能性をもつとされているが、体細胞組織を構成する細胞群から分化全能性を保持している細胞を特定し、解析することは困難であった。本研究では、イネカルスから調製したプロトプラストから増殖性プロトプラストを特定する手法を確立した。さらに、それら増殖性プロトプラストや受精卵といった全能性をもつ細胞の超微量オーム解析やそれら細胞への物質導入系を可能にし、植物細胞の分化全能性機構の解明に向けた基盤を確立した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 3件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 12件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] UC Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Establishment of an In Vitro Fertilization System in Wheat (Triticum aestivum L.)2019

    • 著者名/発表者名
      Maryenti Tety、Kato Norio、Ichikawa Masako、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 60 号: 4 ページ: 835-843

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy250

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An efficient DNA- and selectable-marker-free genome-editing system using zygotes in rice2019

    • 著者名/発表者名
      Toda Erika、Koiso Narumi、Takebayashi Arika、Ichikawa Masako、Kiba Takatoshi、Osakabe Keishi、Osakabe Yuriko、Sakakibara Hitoshi、Kato Norio、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 5 号: 4 ページ: 363-368

    • DOI

      10.1038/s41477-019-0386-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vitro production of zygotes by electro-fusion of rice gametes.2019

    • 著者名/発表者名
      Rahman MH, Toda E., Okamoto T.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression of genes from paternal alleles in rice zygotes and involvement of OsASGR-BBML1 in initiation of zygotic development2019

    • 著者名/発表者名
      Rahman, H., Toda, E., Kobayashi, M., Kudo, T., Koshimizu, S., Takahara, M., Iwami, M., Watanabe, Y., Sekimoto, H., Yano, K., Okamoto, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 60 号: 4 ページ: 725-737

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz030

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DNA demethylation by ROS1a in rice vegetative cells promotes methylation in sperm2019

    • 著者名/発表者名
      Kim M. Yvonne、Ono Akemi、Scholten Stefan、Kinoshita Tetsu、Zilberman Daniel、Okamoto Takashi、Fischer Robert L.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 印刷中 号: 19 ページ: 9652-9657

    • DOI

      10.1073/pnas.1821435116

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of an imbalanced parental genome ratio on development of rice zygotes.2018

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Ohnishi Y, Okamoto T.
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 印刷中 号: 10 ページ: 2609-2619

    • DOI

      10.1093/jxb/ery094

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell cycle in egg cell and its progression during zygotic development in rice2017

    • 著者名/発表者名
      Sukawa Yumiko、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Plant Reproduction

      巻: 31 号: 1 ページ: 107-116

    • DOI

      10.1007/s00497-017-0318-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of gene expression system in egg cells and zygotes isolated from rice and maize2017

    • 著者名/発表者名
      Koiso Narumi、Toda Erika、Ichikawa Masako、Kato Norio、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 1 号: 3

    • DOI

      10.1002/pld3.10

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Insights into Land Plant Evolution Garnered from the Marchantia polymorpha Genome.2017

    • 著者名/発表者名
      Bowman J, Kouchi T,..(106名)..Yokoyama R, ..(4名)
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 171 号: 2 ページ: 287-304

    • DOI

      10.1016/j.cell.2017.09.030

    • NAID

      120006353839

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of polyspermic zygote and possible contribution of polyspermy to polyploid formation in angiosperms.2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto T, Ohnishi Y, Toda E.
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: - 号: 3 ページ: 485-490

    • DOI

      10.1007/s10265-017-0913-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nuclear migration during karyogamy in rice zygotes is mediated by continuous convergence of actin meshwork toward the egg nucleus.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi Y, Okamoto T.
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 130 号: 2 ページ: 339-348

    • DOI

      10.1007/s10265-016-0892-2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of Proteins Enriched in Rice Gamete2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 1669 ページ: 251-263

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7286-9_20

    • ISBN
      9781493972852, 9781493972869
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of proteins enriched in rice gamete.2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto T.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] in vitro 受精系と育種2017

    • 著者名/発表者名
      岡本龍史
    • 雑誌名

      育種学研究

      巻: 19 ページ: 34-35

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Electro-fusion of gametes and subsequent culture of zygotes.2016

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Ohnishi Y, Okamoto T.
    • 雑誌名

      Bio-protocol

      巻: 6 号: 24

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.2074

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of polyspermic rice zygotes.2016

    • 著者名/発表者名
      Toda E., Ohnishi Y., Okamoto T.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 171 号: 1 ページ: 206-214

    • DOI

      10.1104/pp.15.01953

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DNA demethylation is initiated in the central cells of Arabidopsis and rice.2016

    • 著者名/発表者名
      Park K., Kim Y., Vickers M., Park JS., Hyun Y., Okamoto T., Zilberman D., Fischer R., Feng X., Choi Y., Scholten S.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 113 号: 52 ページ: 15138-15143

    • DOI

      10.1073/pnas.1619047114

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] イネ受精卵を用いたDNAおよび選抜マーカーフリーなゲノム編集技術の確立と他作物種への応用2019

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、古磯成美、Tety Maryenti、竹林有理佳、市川雅子、木羽隆敏、刑部敬史、刑部祐里子、榊原均、加藤紀夫、岡本龍史
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of gene expression and genome editing systems in rice egg cells and zygotes by directdelivery of macromolecules2018

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Toda E., T., Koiso, N., Rahman MH., Takebayashi, A., Ichikawa, M., Kiba, T., Osakabe, Y., Osakabe, T., Sakakibara, H., Kato, N.
    • 学会等名
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome editing in rice by direct delivery of preassembled CRISPR-Cas9 vectors or ribonucleoproteins into zygotes.2018

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Toda E., Koiso, N., Takebayashi, A., Ichikawa, M., Kiba, T., Osakabe, Y., Osakabe, T., Sakakibara, H., Kato, N.
    • 学会等名
      International Association for Plant Biotechnology Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A paternally expressed transcription factor possibly initiates rice early zygotic development2018

    • 著者名/発表者名
      Rahman MH., Toda E., Ohnishi Y., Koiso N., Okamoto T.
    • 学会等名
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of an imbalanced parental genome ratio on development of rice zygotes and possible function of genes expressing in zygotes with paternal allele-specific manner2018

    • 著者名/発表者名
      Toda E., Kobayashi M., Takahara M., Ohnishi Y., Kudo T., Rahman MH., Watanabe Y., Iwami M., Yano K., Okamoto T.
    • 学会等名
      25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] in vitro 受精系:育種への展開2018

    • 著者名/発表者名
      岡本龍史
    • 学会等名
      植物科学シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精細胞侵入に伴う細胞内 Ca2+ レベルの上昇はイネ受精卵内の核合一を促進する2018

    • 著者名/発表者名
      大西由之佑,國分巌,岡本龍史
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 植物受精卵への Cas9タンパク質-gRNA 複合体の直接導入によるゲノム編集技術の確立と応用2018

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、古磯成美、竹林有理佳、市川雅子、木羽隆敏、刑部敬史、刑部祐里子、榊原均、岡本龍史、加藤紀夫
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イネ初期受精卵発生における活性酸素種レベルの変動と発生に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      古磯成美,戸田絵梨香,加藤紀夫,岡本龍史
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イネ受精卵へのCRISPR/Cas9ベクターおよびCas9タンパク質-gRNA複合体の直接導入によるゲノム編集技術の確立2018

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、古磯成美、竹林有理佳、市川雅子、木羽隆敏、刑部祐里子、岡本龍史、加藤紀夫
    • 学会等名
      日本育種学会第133回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ネ受精卵への Cas9タンパク質 -gRNA 複合体の直接導入によるゲノム編集技術の確立2018

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、古磯成美、竹林有理佳、市川雅子、木羽隆敏、刑部祐里子、岡本龍史、加藤紀夫
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 単離イネ卵細胞の受精非依存的な分裂および発生2018

    • 著者名/発表者名
      戸塚香里、須川友実子、岡本龍史
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Paternally Expressed AP2-Type Transcription Factor, OsASGR-BBML1, Possibly Contribute to Early Zygotic Development in Rice2018

    • 著者名/発表者名
      Rahman MdH, Toda E, Kobayashi M, Kudo T, Ohnishi Y, Yano K, Okamoto T.
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物受精卵を用いた一過的遺伝子発現系およひ植物体誘導法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、古磯成美、綱島雅子、加藤紀夫、岡本龍史
    • 学会等名
      日本育種学会第131回講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] セタリア配偶子およひ受精卵の単離と受精卵の培養2017

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、岡本龍史、加藤紀夫
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] In vitro fertilization system with isolated gametes: For basic and applied plant sciences2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto T. Toda E., Kakeda K., Ohnishi Y.
    • 学会等名
      VISCEA Conference on Plant Cells In Vitro: Fundamentals and Applications II
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Possible contribution of a paternally expressed AP2-type transcription factor to early zygotic development in rice2017

    • 著者名/発表者名
      Rahman MdH, Toda E, Kobayashi M, Kudo T, Ohnishi Y, Yano K, Okamoto T.
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of imbalanced parental genome ratio on zygotic development and possible function of genes expressing in zygotes with paternal allele-specific manner2017

    • 著者名/発表者名
      Toda, E., Kobayashi, M., Takahara, M., Ohnishi Y., Rahman, H., Watanabe, Y., Iwami M., Sekimoto, H., Yano, K., Okamoto, T.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia Conference on Plant Cell and Developmental Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of gene expression system in egg cell and zygote isolated from rice and maize2017

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Koiso N, Tunashima M, Kato N, Okamoto T.
    • 学会等名
      Vienna International Science Conferences and Events Association, Plant Transformation & Biotechnology IV
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イネ受精卵初期発生における父性鍵因子の探索および解析2017

    • 著者名/発表者名
      岩見百華、戸田絵梨香、小林正明、高原美嶺、大西由之佑、関本弘之、矢野健太郎、岡本龍史
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] トウモロコシ受精卵への物質導入と植物体再生2017

    • 著者名/発表者名
      加藤紀夫、戸田絵梨香、市川雅子、岡本龍史
    • 学会等名
      第35回日本植物細胞分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物卵細胞・受精卵を用いた一過的遺伝子発現系の確立および受精卵発生機構の解析へ向けた利用2017

    • 著者名/発表者名
      古磯成美、戸田絵梨香、綱島雅子、加藤紀夫、岡本龍史
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イネ受精卵発生カスケードに与えるCa2+イオンの影響2017

    • 著者名/発表者名
      國分巌、大西由之佑、岡本龍史
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] in vitro 受精系と育種2016

    • 著者名/発表者名
      岡本龍史
    • 学会等名
      日本育種学会第130回講演会ワークショップ「受精後雑種障壁研究の育種利用に向けて」
    • 発表場所
      鳥取
    • 年月日
      2016-09-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イネ受精卵における核合一機構の解析:卵核方向へのアクチンメッシュの集約に依存した核移動2016

    • 著者名/発表者名
      大西由之佑、岡本龍史
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 首都大学東京 植物発生生理学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biol.se.tmu.ac.jp/labo.asp?ID=horcel

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 首都大学東京 植物発生生理学研究室

    • URL

      http://www.biol.se.tmu.ac.jp/labo.asp?ID=horcel

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biol.se.tmu.ac.jp/labo.asp?ID=horcel

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 植物に物質を導入する方法2017

    • 発明者名
      加藤紀夫、岡本龍史、古磯成美、木羽隆敏、戸田絵梨香
    • 権利者名
      加藤紀夫、岡本龍史、古磯成美、木羽隆敏、戸田絵梨香
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-01-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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