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基部陸上植物ゼニゴケの胞子をモデルとした単細胞における不等分裂メカニズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2244
補助金の研究課題番号 21J40092 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分44040:形態および構造関連
研究機関神戸大学

研究代表者

酒井 友希 (2022-2023)  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD)

坂本 友希 (2021)  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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)
キーワード不等分裂 / ゼニゴケ / 胞子 / 低分子量GTPase / 植物 / 非対称分裂 / 細胞骨格
研究開始時の研究の概要

苔類ゼニゴケの個体発生開始点である胞子では、発芽に伴って不等分裂がおこる。申請者は不等分裂に際して核が細胞中央から辺縁部へと細胞骨格依存的に移動することを見出した。遺伝子発現プロファイルからゼニゴケに唯一の低分子量GTPaseであるMpRopの関与が示唆されたことから、MpRopが細胞骨格を介して胞子の細胞極性を形成し不等分裂を制御しているのではないかと考えた。この仮説を検証し、陸上植物進化の基部に位置する苔類ゼニゴケをモデルに、植物単細胞における細胞自律的な不等分裂の分子メカニズムの解明を目指す。

研究実績の概要

本研究は、陸上植物進化の基部に位置する苔類ゼニゴケ(Marchantia polymorpha)をモデルに、植物の単細胞における細胞自律的な不等分裂の分子メカニズムを解明することを最終目的とした。ゼニゴケの個体発生開始点である胞子では、第一分裂によって分裂活性を維持した大細胞と分裂活性を失った小細胞を生じる。申請者は、不等分裂に先立って核が細胞中央から辺縁部へと細胞骨格依存的に移動することを見出していた。胞子における遺伝子発現プロファイルからゼニゴケに唯一の低分子量GTPaseであるMpROPの関与が示唆されたことから、胞子の第一分裂におけるMpROPの機能について検証した。
最終年度は、エストロゲン誘導性プロモーター(proMpE2F:XVE>>)の制御下でMpROP遺伝子をターゲットにした人工マイクロRNA(amiRNA)を発現する形質転換体の胞子において、エストロゲン処理によりMpROP遺伝子の発現量を低下させた場合、胞子の第一分裂の非対称性が失われ娘細胞がいずれも分裂活性を維持していることを明らかにした。この結果は、すでに得られていたドミナントネガティブ型MpROP T20N過剰発現株を含む一部の胞子で発芽が異常であるという結果と一致しており、胞子の第一分裂をMpROPが制御していることが明らかとなった。さらに、分裂を誘導した胞子におけるscRNA-seq解析と胞子集団における経時的なRNA-seq解析のデータを統合的に解析した。これらの研究を通じて、胞子が吸水し発芽する過程での細胞レベルでの遺伝子発現の経時変化とROPシグナリングによる不等分裂制御機構の一端が明らかとなった。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うちオープンアクセス 3件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Regulation of ROP GTPase cycling between active/inactive states is essential for vegetative organogenesis in<i>Marchantia polymorpha</i>2024

    • 著者名/発表者名
      Sakai Yuuki、Ueno Aki、Yonetsuka Hiroki、Goh Tatsuaki、Kato Hirotaka、Kondo Yuki、Fukaki Hidehiro、Ishizaki Kimitsune
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2024.04.05.588222

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Migration of prospindle before the first asymmetric division in germinating spore of <i>Marchantia polymorpha</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Yuuki、Higaki Takumi、Ishizaki Kimitsune、Nishihama Ryuichi、Kohchi Takayuki、Hasezawa Seiichiro
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 39 号: 1 ページ: 5-12

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.21.1217b

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
      2022-03-25
    • 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] Improved clearing method contributes to deep imaging of plant organs2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Yuki、Ishimoto Anna、Sakai Yuuki、Sato Moeko、Nishihama Ryuichi、Abe Konami、Sano Yoshitake、Furuichi Teiichi、Tsuji Hiroyuki、Kohchi Takayuki、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 12-12

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02955-9

    • 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
  • [学会発表] 経時的遺伝子発現変化から理解する苔類ゼニゴケの胞子発芽過程2024

    • 著者名/発表者名
      酒井友希, 島津舜治, 近藤侑貴, 深城英弘, 石崎公庸
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケの器官形成を制御するROPシグナリング2023

    • 著者名/発表者名
      酒井友希, 米塚広樹, 上野亜紀, 加藤大貴, 三村徹郎, 近藤侑貴, 深城英弘, 石崎公庸
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケにおけるROP シグナリングによる器官形成制御メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      酒井友希, 米塚広樹, 上野亜紀, 石崎公庸
    • 学会等名
      日本植物形態学会第35回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ROPシグナル伝達系によるゼニゴケ形態形成制御メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      酒井 友希, 米塚 広樹, 上野 亜紀, 加藤 大貴, 三村 徹郎, 近藤 侑貴, 深城 英弘, 石崎 公庸
    • 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] 非維管束植物ゼニゴケのリン応答におけるMYBCC-SPXモジュールの機能2023

    • 著者名/発表者名
      福村日向丸, 北浦銀河, 加藤大貴, 酒井友希, 近藤侑貴, 深城英弘, 三村徹郎
    • 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] コケ植物ゼニゴケの脅威の繁殖力を支える分子基盤2022

    • 著者名/発表者名
      酒井 友希、加藤 大貴、 安居 佑季子、石崎 公庸
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] ゼニゴケ胞子における非対称分裂メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      酒井 友希, 近藤 侑貴, 深城 英弘, 石崎 公庸
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 月刊「アグリバイオ」2023

    • 著者名/発表者名
      石崎 公庸, 酒井 友希
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      北隆館
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Reserchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/yuukis/published_papers

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 蛍光タンパク質の蛍光強度を維持したまま組織・器官を透明化できる動植物共通の透明化法開発に成功

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2022_01_13_03.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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