• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

気孔幹細胞の多様なふるまいを生み出す分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J20446
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
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

ドル 有生  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード水草 / 気孔 / evo-devo / 幹細胞 / エボデボ / 進化
研究開始時の研究の概要

植物の気孔の発生様式は分類群ごとに多様だが、この多様性が生まれる仕組みは未解明である。そこで本研究では、オオバコ科アワゴケ属の植物を気孔の進化発生学の新たなモデル系として設定する。アワゴケ属は完全に陸生の種と水陸両生の種の両方を含み、その多様な生態に対応して気孔発生においても複数の多様性がみられる。本研究ではそのそれぞれの分子基盤と、進化の過程を解明することを目指す。具体的にはまず、両生種だけが水中で気孔の分化を抑制できる現象に注目し、その仕組みを明らかにする。同時に、新たに発見した種間における気孔幹細胞の分裂様式の多様性についても、その背後にある分子メカニズムを明らかにする。

研究実績の概要

植物のガス交換を担う気孔の発生過程には種によって大きな多様性がみられる。しかし、こうした多様なパターンが生まれる分子的な仕組みは未解明である。そこで本研究では、オオバコ科アワゴケ属の植物を気孔の進化発生生物学の新たなモデル系として設定し、その属内で気孔幹細胞の分化および分裂にみられる二つの多様性の分子基盤と進化過程を解明することを目的とした。
まず、気孔の分化についての多様性、すなわちアワゴケ属の水陸両生種のみが沈水時に気孔の分化を著しく抑制する現象については、これまでに取得したRNA-seqデータの解析と、解析から見出した気孔発生に関連すると推測される候補遺伝子の発現解析を本年度中に完了した。その結果、シロイヌナズナで気孔発生に関する機能が未知である複数の遺伝子について、実際にアワゴケ属の気孔系譜細胞で発現することを発見した。
次に、気孔の分裂についての多様性について、本年度は、アワゴケ属における遺伝子発現解析から導いたモデル(Doll et al., 2021. PNAS)を、シロイヌナズナにおける遺伝子操作により検証する実験を進めた。本年度で形質転換体の解析は完了し、結果として、アワゴケ属で立てたモデルを支持する結果が得られた。すなわち、鍵転写因子の発現を早く、または遅くすることにより、気孔幹細胞の分裂が少ない、または多い系統を得ることができた。この成果は論文としてまとめ国際誌に投稿したほか、プレプリントとしてbioRxivに公開した。また、本項目の研究内容および関連する古典的研究と最新の研究動向をまとめた総説論文を発表した(ドルほか, 2022. Plant Morphology)。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Experimental validation of the mechanism of stomatal development diversification2023

    • 著者名/発表者名
      Doll Yuki、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.22.533739

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 気孔の生態進化発生生物学: 気孔発生の多様性とその進化2022

    • 著者名/発表者名
      Doll Yuki、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      PLANT MORPHOLOGY

      巻: 34 号: 1 ページ: 53-62

    • DOI

      10.5685/plmorphol.34.53

    • ISSN
      0918-9726, 1884-4154
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Callitriche as a potential model system for evolutionary studies on the dorsiventral distribution of stomata2021

    • 著者名/発表者名
      Doll Yuki、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 号: 11 ページ: 1978201-1978201

    • DOI

      10.1080/15592324.2021.1978201

    • 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
  • [雑誌論文] The diversity of stomatal development regulation in Callitriche is related to the intrageneric diversity in lifestyles2021

    • 著者名/発表者名
      Doll Yuki、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 14

    • DOI

      10.1073/pnas.2026351118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 気孔発生パターンの多様性を生み出す仕組みの実験的検証2023

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 水草ミズハコベが水中で気孔を減らす仕組みの解明2022

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      第21回東京大学生命科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 気孔発生様式の多様性を生み出す仕組みの実験的検証2022

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本進化学会第24回沼津大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 鍵転写因子の発現パターン変化は気孔発生様式の多様性を生み出せるか?2022

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物学会 第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アワゴケ属(オオバコ科)植物の葉における気孔分布の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物形態学会第33回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 水草ミズハコベ水中葉における気孔系譜の樹立抑制2021

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 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] 植物の気孔の発生過程が変化する仕組みに迫る2021

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本進化学会第23回東京大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Callitriche as a model for the evolution of stomatal patterning in angiosperms2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Doll, Hiroyuki Koga, Hirokazu Tsukaya
    • 学会等名
      The 2nd AsiaEvo Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アワゴケ属における気孔発生様式の多様性を生み出す鍵転写因子の発現パターン2021

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水草ミズハコベの水没に応答した気孔分化抑制におけるABAの役割2020

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物学会第85 回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 植物の「暮らし」によって気孔の作り方が違う仕組みを解明

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7287/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Researchers notice pattern on surface of leaves...

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00170.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 日本科学協会ブログへの寄稿(研究紹介)

    • URL

      https://blog.canpan.info/kagakukyokai/archive/669

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi