公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
コケ植物の植物体の成長点には、ただ１つの特有の形をした幹細胞（頂端細胞）がみとめられる。これまでの研究から頂端細胞が細胞分裂を繰り返す時に起こる分裂方向の周期的旋回が、葉序（開度180度、120度、145度、135度など）と対応関係にあることが分かっている。本研究では、葉序のような植物の周期的器官形成の進化的起源を明らかにするため、コケ植物の頂端細胞において、細胞壁や、核、核分裂装置、細胞質分裂装置、中心体様構造、色素体などのオルガネラの立体的位置・配向変化等を明らかにし、頂端細胞の分裂方向の周期的旋回を生み出す「内的振動子」の役割をもつ構造を同定することを目指す。
異なる角度の螺旋状葉序を示す，セン類3種について，頂端細胞から分裂した１つの派生細胞に由来する細胞群（メロファイト）の重心と頂端細胞の重心がなす角度を測定し，葉序と頂端細胞の分裂方向の周期的旋回角度の相関について検証した．メロファイト同士のなす角度（発散角）は，メロファイトが成長する過程で次第に葉序に近い角度に収束することがわかった．また頂端細胞の近傍では，メロファイト同士の発散角が，葉序角度に対し，特徴的な偏差を示すことが明らかになった．この特徴的な偏差は，頂端細胞が分裂するごとに頂端細胞の重心位置が遷移することと関係しており，シミュレーション上で頂端細胞とメロファイトそれぞれの一定の分割面角度推移とスケーリング成長を仮定することで再現することができた．頂端細胞の分裂方向の周期的旋回が存在し，その角度の違いが植物種ごとの葉序の決定に寄与していることを初めて証明し，成果を論文として公表した．頂端細胞と周辺部の立体的観察のための組織透明化技術の各種コケ植物への適用を進め，共焦点レーザー顕微鏡を用いた細胞壁の立体的配置の解析を進めた．頂端細胞が3回の分裂を行う間に，メロファイトの細胞は８細胞以上に増加しており，頂端細胞の分裂周期が，周辺のメロファイトよりも遅いことを明らかにした．中心体局在性のタンパク質の１つであるセントリンについて，ゼニゴケを用いて遺伝子機能欠損株の表現型の観察を進めた．多重変異体の解析から，ゼニゴケゲノム中に存在する３つのセントリン遺伝子のうちの一つは，栄養組織の細胞板に局在し，細胞板の成長方向を制御し，植物体の規則的な分裂を制御と関連があることが示唆された．他の二つは，精子形成の中心体，鞭毛装置で機能することが明らかになった．
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2021 2020
すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)
Journal of Plant Research
巻: 134 号: 3 ページ: 457-473
10.1007/s10265-021-01298-0
New Phytologist
巻: 229 号: 2 ページ: 735-754
10.1111/nph.16874
