| 研究課題/領域番号 |
21H02553
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45030:多様性生物学および分類学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 (2023)
大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021) |
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研究代表者 |
山田 敏弘 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70392537)
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| 研究分担者 |
中村 英人 北海道大学, 理学研究院, 助教 (00785123)
小松 俊文 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (40336201)
藤浪 理恵子 京都教育大学, 教育学部, 准教授 (40580725)
LEGRAND Julien 静岡大学, 理学部, 助教 (60737534)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 根の起源 / 小葉類 / ヒカゲノカズラ / デボン紀 / シルル紀 / 根冠 / 根 / 根圏 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物はデボン紀に競って根を進化させたが，根の進化過程は長らく不明だった。本研究では，地下茎でオーキシン濃度が増加した結果，根冠を持つ根が起源したという仮説を，生理実験と遺伝子発現解析によって検証する。一方，現生植物の根には水や養分の吸収に不可欠な根圏が形成されている。本研究ではシルル紀のヒカゲノカズラ科の地下茎が“根圏”を持っていたことを分子化石から証明する。本研究の結果，植物学の積年の難問「根の起源」が初めて解明される。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、小葉類の根が「根冠を付ける地下茎である」ことを実証するため、まず化石小葉類の地下茎と現生ヒカゲノカズラの根に見られる発生学的特徴が共通するかを検討することにした。デボン紀の化石小葉類であるドレパノフィクス類は、地上茎の分枝点付近に地下茎を付ける性質がある。そこで本研究では、連続切片の３D再構築を行うことにより、ヒカゲノカズラの根が茎の分枝点付近に発生するのかを検討した。その結果、ヒカゲノカズラにおいても化石小葉類と同様に茎の分枝点付近に根が形成されることが明らかとなった。
次にオーキシンが根冠形成を抑制するのかを検証するため、オーキシン輸送阻害剤であるN-1-na phthylphthalamic acid (NPA) をヒカゲノカズラの根に投与する実験を行った。ヒカゲノカズラの根端分裂組織には中心始原細胞群（CIZ）があり、CIZでは周囲の細胞に比べ分裂頻度が低い。NPAを投与すると、CIZが消失し、細胞の成熟が促進された。また、根冠と根本体との境界が不明瞭になった。このことは、オーキシン応答を低く保つことが、根の無限成長性の獲得に関与することを示唆する。また、根冠の獲得は根の無限成長性の獲得と関連する可能性も示唆された。
本研究では、化石小葉類の地下茎が根圏のような地下生態系を形成した可能性を検証するため、ベトナム北部において化石小葉類を含む堆積物の観察を行った。また、化石小葉類の地下器官の周囲に見られる化学化石を解析するため、地下器官を含む堆積物を採集した。一方、これらの化石を含む堆積物の年代を詳細に決定するため、貝形虫や胞子などの微化石の解析を併せて行った。その結果、これらの化石が後期シルル紀のものであることが確実となった。
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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
調査国の事情により、調査時に移動できる範囲が制限されており、最良の露頭にアクセスすることができなかった。そのため、解析に必要なサンプルが十分に得られていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度以降も引き続き海外調査を行い、サンプルの確保に努める。
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