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水草ミズハコベが異形葉性を実現する分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K15816
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

古賀 皓之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30783865)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード水草 / ミズハコベ / 異形葉性 / 新規ゲノム解析 / アワゴケ属 / イケノミズハコベ / アメリカアワゴケ
研究開始時の研究の概要

植物はしばしば、環境によって異なる形の葉を作る能力、異形葉性を備えている。とくに水辺に育成する被子植物(水草)には、陸生時と沈水時で著しく異なる形の葉を作る種が多く知られているが、そのメカニズムはほとんどわかっていない。そこで本研究では水草の葉の示す顕著な表現型可塑性、異形葉性の詳細な分子機構を解明することを目的とする。本研究では、オオバコ科の水草、ミズハコベをモデルとして、異形葉性を制御する植物ホルモンの下流因子と、異形葉の各表現型と関連のある遺伝子群の特定から、本種で異形葉性を制御する遺伝子ネットワークの概容、そしてその特異性を明らかにする。

研究成果の概要

植物はしばしば、環境によって異なる形の葉を作る能力、異形葉性を備えている。とくに水辺に育成する被子植物(水草)には、陸生時と沈水時で著しく異なる形の葉を作る種が多く知られているが、そのメカニズムはあまりわかっていない。そこで本研究では水草の葉の示す表現型可塑性、異形葉性の詳細な分子機構を解明することを目的とし、オオバコ科アワゴケ属の水草ミズハコベを用いて研究を行なった。本種のゲノム・トランスクリプトーム解析を中心に、異形葉性の分子メカニズムの解析を進めたほか、近縁種の形質転換系を確立し、研究基盤の整備をすすめることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水草の進化とそれに伴う異形葉性の進化は、様々な系統で独立に起こっており、多様な系統で異形葉性のメカニズムを明らかにすることで、収斂進化の背景にある生物進化の一般性や創造性の本質へアプローチできる。これまで、いくつかの系統の水草で異形葉性の分子メカニズムが調べられてきたが、本研究で、ミズハコベの異形葉性はそのいずれとも異なる性質があることがわかった。今回、ゲノムの解析基盤が整ったことによって、さらにゲノム科学的な観点から水草の可塑性の進化の仕組みを調べることが出来るようになった。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Oxicam-type nonsteroidal anti-inflammatory drugs enhance <i>Agrobacterium</i>-mediated transient transformation in plants2022

    • 著者名/発表者名
      Choi Seung-won、Kumaishi Kie、Motohashi Reiko、Enoki Harumi、Chacuttayapong Wiluk、Takamizo Tadashi、Saika Hiroaki、Endo Masaki、Yamada Tetsuya、Hirose Aya、Koizuka Nobuya、Kimura Seisuke、Kawakatsu Yaichi、Koga Hiroyuki、Ito Emi、Shirasu Ken、Ichihashi Yasunori
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 39 号: 3 ページ: 323-327

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.22.0312a

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
      2022-09-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Looking beyond the gene network ? metabolic and mechanical cell drivers of leaf morphogenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Hokuto、Koga Hiroyuki、Long Yuchen、Hamant Olivier、Ferjani Ali
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 135 号: 8

    • DOI

      10.1242/jcs.259611

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of the unique molecular framework of heterophylly in the amphibious plant <i>Callitriche palustris</i> L2021

    • 著者名/発表者名
      Koga Hiroyuki、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Sakakibara Hitoshi、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 33 号: 10 ページ: 3272-3292

    • DOI

      10.1093/plcell/koab192

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression Profiles of ANGUSTIFOLIA3 and SHOOT MERISTEMLESS, Key Genes for Meristematic Activity in a One-Leaf Plant Monophyllaea glabra, Revealed by Whole-Mount In Situ Hybridization2020

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Ayaka、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 1160-1160

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.01160

    • 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
  • [雑誌論文] The molecular framework of heterophylly in Callitriche palustris L. differs from that in other amphibious plants2020

    • 著者名/発表者名
      Koga Hiroyuki、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Sakakibara Hitoshi、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.12.19.423571

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Multi-platform widely-targeted metabolomics identified candidate metabolites with a potential role in cell number and size coordination during leaf morphogenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Tabeta, Hiroyuki Koga, Muneo Sato, Shizuka Gunji, Hirokazu Tsukaya, Masami Yokota Hirai, Ali Ferjani
    • 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] Toward understanding the molecular mechanisms of specific meristems in one-leaf plants Monophyllaea by whole-mount in situ hybridization2023

    • 著者名/発表者名
      Shunji Nakamura, Ayaka Kinoshita, Hiroyuki Koga, Hirokazu Tsukaya
    • 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] Experimental Validation of a Possible Diversification Mechanism of Stomatal Development2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Doll, Hiroyuki Koga, Hirokazu Tsukaya
    • 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] Shapeshifting in the leaf of an amphibious plant Callitriche palustris2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Koga, Doll Yuki, Hirokzazu Tsukaya
    • 学会等名
      the 32rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水草ミズハコベの異質倍数性ゲノムとその進化2022

    • 著者名/発表者名
      古賀皓之、ドル有生、塚谷裕一
    • 学会等名
      日本進化学会年大会 第24回沼津大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 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
      日本進化学会年大会 第24回沼津大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] モノフィレア特異的な分裂組織における境界領域遺伝子 CUP-SHAPED COTYLEDON (CUC) オーソログの役割について2022

    • 著者名/発表者名
      中村駿志,木下綾華,古賀皓之,塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物形態学会第 34 回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 水草アワゴケ属のユニークな自家受精様式 「内性隣花受精」の形態学的観察2022

    • 著者名/発表者名
      八廣遥斗,塚谷裕一,古賀皓之
    • 学会等名
      日本植物形態学会第 34 回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アワゴケ属陸生種のシュート再生の条件検討2022

    • 著者名/発表者名
      上村智稀,古賀皓之,塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物形態学会第 34 回大会
    • 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] hope-1 変異体の胚軸における遺伝学およびオミクス解析を駆使した分化維持機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      白鳥みづき, 高橋和希, 多部田弘光, 古賀皓之, 郡司玄, 佐藤心朗, 堀口吾朗, 平井優美, 塚谷裕一, フェルジャニアリ
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 葉の無限成長を可能にする細胞分裂活性維持機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      森山安武,古賀皓之,塚谷裕一
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] set 変異は de-etiolated3-1 変異体の矮化及び暗所での光形態形成を抑制する2022

    • 著者名/発表者名
      木津亮介, 橋本玲奈, 郡司玄, 古賀晧之, 光田展隆, 花井研哉, 堀口吾朗, 澤進一郎, 塚谷裕一, Ali Ferjani
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 水草ミズハコベのゲノム解析2021

    • 著者名/発表者名
      古賀皓之, ドル有生, 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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [学会発表] de-etiolated3 の矮化を抑圧する変異体の遺伝学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      木津亮介, 郡司玄, 古賀晧之, 堀口吾朗, 光田展隆, 塚谷裕一, フェルジャニアリ
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アワゴケ属植物でみつかった気孔発_様式の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      古賀 皓之
    • 学会等名
      _本植物形態学会第 33 回総会・_会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dimorphic leaf development in the aquatic plant Callitriche palustris2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Koga
    • 学会等名
      新学術領域研究 「植物の周期と変調」国際ウェビナーシリーズ「From Cellular Dynamics to Morphology II」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Different Expression Patterns of the Key Transcription Factors Underlie the Diverse Patterns of Stomatal Development in the Genus Callitriche (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
      植物生理学会 第62回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Ectopic auxin accumulation and subsequent activation of cell cycling trigger spontaneous callus formation on hope-1 mutant hypocotyls (hope-1 変異体の胚軸上に自発的に生じるカルスは異所的なオーキシンの蓄積とそれに伴う細胞分裂の活性化によって引き起こされる)2021

    • 著者名/発表者名
      白鳥 みづき、高橋 和希、多部田 弘光、古賀 皓之、郡司 玄、堀口 吾郎、平井 優美、塚谷 裕一、Ali Ferjani
    • 学会等名
      植物生理学会 第62回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Novel Transcriptional Network that Underpins Stem Structural and Mechanical Integrity by Regulating Radial Cell Growth (花茎の整合性維持を担う転写因子群に関する形態学的およびトランスクリプトーム解析)2021

    • 著者名/発表者名
      浅岡 真理子、坂本 真吾、古賀 皓之、郡司 玄、光田 展隆、塚谷 裕一、澤 進一郎、Olivier Hamant、Ali Ferjani
    • 学会等名
      植物生理学会 第62回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of molecular mechanisms which enable indeterminate growth of compound leaves in genera Guarea and Chisocheton (Guarea属やChisocheton属における複葉無限成長の分子機構の解析)2020

    • 著者名/発表者名
      森山 安武、塚谷 裕一、古賀 皓之
    • 学会等名
      日本進化学会 第22回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparative transcriptomic approaches toward understanding the evolution of a drastic phenotypic plasticity of leaf in amphibious plants2020

    • 著者名/発表者名
      Koga H.
    • 学会等名
      JSDB Online Trial Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 水陸両生の水草ミズハコベが姿を変える仕組みを解明

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7443/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 無限成長する葉の不思議な性質を発見

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2020/6972/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [備考] 葉1枚だけで育ち続ける植物 基部の遺伝子発現に秘密

    • URL

      https://www.asahi.com/articles/ASNBG3FX4N8YULBJ003.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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