| 研究課題/領域番号 |
20K15821
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 立教大学 |
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研究代表者 |
小田原 瑛美子 (養老瑛美子) 立教大学, 理学部, 助教 (40802054)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 胞子体 / ヒメツリガネゴケ / 転写因子 / NLP / メリステム / ２倍体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物は、１倍体と２倍体の発生プログラムを有し両者が交代する生活環をもつ。基部陸上植物であるコケ植物の２倍体の発生は、有限で１倍体が優占する生活環を示すが、一方で、被子植物の２倍体は無限成長し、２倍体が優占する。この陸上植物の２倍体優占的な生活環への移行の要因の一つに、２倍体世代のメリステムの有限型から無限型への転換が推測される。研究代表者は、被子植物の硝酸応答の鍵となるNLP転写因子のヒメツリガネゴケ相同遺伝子の一つ、PpNLPaが、２倍体メリステムの有限性に関わる可能性を見出した。本研究では、PpNLPaの機能を足がかりとして、コケ植物の２倍体メリステムの有限性を規定する分子基盤の解明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
陸上植物の基部に位置するコケ植物は１倍体が優占的であるが、被子植物は２倍体が優占的である。この陸上植物の進化過程における、生活環に占める核相の割合逆転の要因の一つに、２倍体世代のメリステムが有限型から無限型への転換が推測される。そこで、コケ植物ヒメツリガネゴケの２倍体メリステムの有限性を規定する分子機構を明らかにすることを目指してきた。既にNIN-like protein(NLP)相同遺伝子の一つ、PpNLPaが、２倍体メリステムの形成制御に関わる可能性を見出していた。PpNLPaのプロモーターレポーター株を取得し、PpNLPa が2倍体のメリステム付近と足で発現することを同定しており、CRISPR-Cas9系を用いたゲノム編集によりPpNLPa遺伝子を破壊した変異株を複数取得し胞子体の表現型を解析することによって、PpNLPa の2倍体メリステムの維持における機能を明らかにしてきた。
令和4年度は、これまでに作製したPpNLPaの変異株や、プロモーターレポーター株、細胞分裂のマーカー株および、既知の胞子体分裂組織に関わることが明らかにされていた因子の変異株との多重変異株作製をさらに進め、２倍体メリステムの有限性を規定する遺伝学的経路の解明を試みた。細胞分裂のマーカー株については、令和4年度に新たにライブイメージングにも使用できる新たな蛍光マーカーラインも作製した。加えて、昨年度末にPpNLPa機能抑制株とPpNLPa過剰発現株、野生株の三者の若い胞子体を含む組織を用いたRNAシークエンスを実施していたため、そのデータ解析と、下流因子候補の同定を進めた。同定した下流遺伝子の候補について、既知の被子植物のNLPオルソログの下流標的遺伝子との比較を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和3年度11月以降の産休育休取得により全体的に遅れが生じた。また、申請時に予定していたPpNLPa-YFP/GUSノックイン株による発現解析でレポーター遺伝子の発現が検出できず、プロモーターレポーター株作製に変更したことによっても、実験の進行に遅れが生じた。RNAシークエンスの解析を進めているが、下流候補遺伝子の絞り込みに苦労していることも進行に遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、変異株作製による機能解析については、これまでにCRISPR-Cas9系を用いたゲノム編集株作製法応用し、既知の胞子体分裂組織に関わる因子の変異株背景でPpNLPaを破壊しており、遺伝学的経路の解明を進めている。また、既に取得済みの細胞分裂に関わる遺伝子のプロモーターレポーターラインを利用し、NLPaの機能と細胞分裂活性との関係について調べてきた。細胞分裂マーカーがGUSレポーターのみであったので、新たにYFPレポーターを融合した細胞分裂マーカー株を取得したため、同様の解析を進め、2倍体メリステムの発生における、PpNLPaと細胞分裂の関係をさらに詳細に調べていく予定である。被子植物のNLPの機能から推察される、硝酸応答性の有無についても、RNAシークエンスの結果から推測される下流候補遺伝子のシス配列を調べることにより解明を進めている。NLPaが制御する発現制御する遺伝子の網羅的な同定に関して、野生型、PpNLPa-機能抑制株、PpNLPa-YFP過剰発現株、の3者でRNAシークエンス解析を実施しデータを既に取得している。
今年度はこれらのデータをまとめてヒメツリガネゴケの2倍体メリステムの維持制御についての成果発表をする予定である。
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