研究課題
若手研究
本研究では、花から単離した卵細胞と精細胞を電気的に融合し受精卵を作出するin vitro受精系を用いて、作出した受精卵にさらに体細胞組織由来のプロトプラストを融合させることで、融合細胞(融合受精卵)を作出し、それらの発生解析を行う。これにより、エピゲノム修飾状態の異なる細胞の融合が、植物受精卵の発生プロファイルにどのような影響を及ぼすかについて、実験発生学的に明らかにすることを目的とした。また、融合受精卵の遺伝子発現解析を行い、それらを受精卵との比較解析に用いることで、受精卵発生を司る分子基盤を浮かび上がらせ、その解明につなげる。
本研究では、イネ花から単離した卵細胞と精細胞を電気的に融合し受精卵を作出するin vitro受精系を用いて、作出した受精卵にさらに体細胞プロトプラストを融合させることで、融合細胞(融合受精卵)を作出し、それらの発生プロファイルの解析を行う。これにより、分化状態の異なる細胞の融合が、植物受精卵の発生様式にどのような影響を及ぼすかについて、実験発生学的に明らかにすることを目的としている。また、配偶子、体細胞プロトプラストおよび融合受精卵の遺伝子発現解析を行い、それらを受精卵との比較解析に用いることで、受精卵発生を司る分子基盤を浮かび上がらせ、受精卵の細胞特性および発生制御機構の解明につなげる。イネ卵細胞、精細胞および葉プロトプラストの融合によって作出された融合受精卵の多くは、核合一前後のステージでその発生を停止した。一方で、融合受精卵を構成する配偶子の割合を増やすことによって、融合受精卵が受精卵様の発生様式を示すことが明らかとなった。これらの結果より、細胞内の配偶子と体細胞のゲノム(核相)比率によって、融合受精卵が異なる発生プロファイルを示すこと、また、配偶子の割合を増やすことで、融合受精卵は体細胞由来のゲノム・細胞質・オルガネラとの軋轢を乗りこえ、受精卵としての分裂・発生を進行させることが示唆された。さらに、別の種類の体細胞として、イネの胚盤カルス由来のプロトプラストを融合に用いたところ、これらの融合受精卵は高い発生・分裂率を示した。このことから、融合する体細胞の種類によっても、融合受精卵が異なる発生プロファイルを示すことが明らかとなった。
2: おおむね順調に進展している
融合する体細胞の種類によって融合受精卵がどのような発生プロファイルを示すのかを確かめるため、本年度は葉プロトプラストに加えて、胚盤カルス由来のプロトプラストを用いた融合受精卵の作出およびその発生解析を展開した。また、融合受精卵の遺伝子発現プロファイルの解析に向けて、本年度はコントロールとなる体細胞プロトプラストのトランスクリプトームデータを取得し、配偶子との発現比較解析を進めている。
①受精卵と融合受精卵間における遺伝子発現プロファイルの比較解析:融合受精卵を対象としたトランスクリプトーム解析を行い、受精卵との比較解析を行うことによって、受精卵発生制御に関与する遺伝子群の探索・同定に取り組む。②異種組み合わせによる融合受精卵の作出およびその発生解析:異種の組み合わせで受精卵と体細胞プロトプラストを融合させることで異種融合受精卵を作出し、その発生プロファイルやゲノム脱落の有無などを解析する。
すべて 2023 2022 2021
すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)
育種学研究
巻: 25 号: 1 ページ: 78-83
10.1270/jsbbr.25.W08
FEBS Letters
巻: 597 号: 3 ページ: 407-417
10.1002/1873-3468.14570
Frontiers in Genome Editing
巻: 4 ページ: 1085023-1085023
10.3389/fgeed.2022.1085023
Journal of Plant Research
巻: 135 号: 4 ページ: 627-633
10.1007/s10265-022-01393-w
The Plant Journal
巻: 108 号: 4 ページ: 1097-1115
10.1111/tpj.15497
Annals of the New York Academy of Sciences
巻: 1506 号: 1 ページ: 35-54
10.1111/nyas.14675
BioRxiv
巻: -
10.1101/2021.11.01.466850