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被子植物において葉の獲得を可能にした分子機構の探索とその機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K23742
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0702:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

中山 北斗  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30610935)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードAmborella trichopoda / Arabidopsis thaliana / Evo-Devo / RNA-seq / Solanum lycopersicum / インフォマティクス / 進化発生学 / 葉 / 形態 / 発生進化
研究開始時の研究の概要

本研究は、現生の被子植物で最基部に位置するAmborella trichopoda(アンボレラ)を含む、ゲノム配列がすでに解読済みの複数のモデル植物の葉原基などを用いてRNA-seqを行ない、その結果を基部の陸上植物などと比較し、被子植物が葉を獲得を可能にした分子機構を世界に先駆けて明らかにしようとするものである。

研究成果の概要

被子植物において葉の獲得を可能にした分子機構を、現存する被子植物の系統樹の中で最基部に位置し、単葉を形成するアンボレラ(Amborella trichopoda)や、単葉のモデル植物であるシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)などを用いてRNA-seqを行なった。比較の結果、これら2種の葉原基の遺伝子発現プロファイルは、系統的に離れた2種であっても、その基本的な部分に関しては類似していることが明らかになった。これにより、被子植物における単葉の発生プログラムは、被子植物の基部において、その基本的な部分はすでに確立していたことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、被子植物における単葉発生のメカニズムが、現存する被子植物の系統樹の中で最基部に位置し、単葉を形成するアンボレラ(Amborella trichopoda)とシロイヌナズナとの間で類似していることが初めて示唆された。これを端緒に、これからの解析により、これまで不明であった被子植物の葉の獲得とその進化についての理解が深まると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Leaf form diversification in an ornamental heirloom tomato results from alterations in two different HOMEOBOX genes2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Hokuto、Rowland Steven D.、Cheng Zizhang、Zumstein Kristina、Kang Julie、Kondo Yohei、Sinha Neelima R.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 31 号: 21 ページ: 4788-4799.e5

    • DOI

      10.1016/j.cub.2021.08.023

    • 関連する報告書
      2021 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] Leaf shape is a predictor of fruit quality and cultivar performance in tomato2020

    • 著者名/発表者名
      Rowland Steven D.、Zumstein Kristina、Nakayama Hokuto、Cheng Zizhang、Flores Amber M.、Chitwood Daniel H.、Maloof Julin N.、Sinha Neelima R.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 226 号: 3 ページ: 851-865

    • DOI

      10.1111/nph.16403

    • 関連する報告書
      2020 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] 中山北斗、塚谷裕一2021

    • 著者名/発表者名
      現生被子植物の最基部で分岐した系統であるAmborella trichopodaを用いたトランスクリプ トーム解析
    • 学会等名
      日本植物学会 第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 現生被子植物の系統樹上で最基部に位置するAmborella trichopodaを用いた葉の獲得に関わる進化発生学的研究2020

    • 著者名/発表者名
      中山北斗、塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 現生被子植物の系統樹状で最基部に位置するAmborella trichopodaを用いた葉の獲得に関わる進化発生学的研究2020

    • 著者名/発表者名
      中山北斗、塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-09-03   更新日: 2023-01-30  

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