植物新種誕生の原理 -生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて-

• 研究領域: 植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて―
• 研究課題/領域番号: 21H00458
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 東山 哲也 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (00313205)
• 研究分担者: 辻 寛之 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (40437512) ; 木下 哲 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (60342630) ; 渡辺 正夫 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90240522)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 新種誕生 / 生殖の鍵と鍵穴 / 異種ゲノム / 異分野融合 / 国際的ビジビリティー

研究開始時の研究の概要

本領域では、植物の生殖過程における「鍵と鍵穴」の分子作動実態を物質レベルで明らかにすることで、新種誕生の本質的なメカニズムを解明することを目指した。4 つのブレークスルーテクノロジーを結集した異分野融合研究支援センターを設けることにより、種の認証を制御する鍵分子の作動実態を、構造や分子動態のレベルで明らかにするとともに、未同定だった重要な鍵分子群の発見を達成した。本研究成果取りまとめは、こうした研究活動により生み出された成果を、複数の特集号を編纂することにより広く研究者コミュニティにアピールするとともに、研究成果報告書を作成、配布することにより広く国際社会、国民に発信する。

研究実績の概要

本領域では、植物の生殖過程における「鍵と鍵穴」の分子作動実態を物質レベルで明らかにすることで、新種誕生の本質的なメカニズムを解明することを目指した。4 つのブレークスルーテクノロジーを結集した異分野融合研究支援センターを設けることにより、種の認証を制御する鍵分子の作動実態を、構造や分子動態のレベルで明らかにするとともに、未同定だった重要な鍵分子群の発見を達成した。本研究成果取りまとめは、こうした研究活動により生み出された成果を、複数の特集号を編纂することなどにより広く研究者コミュニティにアピールし、国際社会、国民にも発信することを目指した。計画に従い、特集号の発刊については、 (1)オープンアクセスジャーナルであるFrontiers の生殖特集、(2) 日本植物生理学会学術誌Plant and Cell Physiology のイメージングFocus issueを発刊した。本新学術領域研究の計画研究および公募研究代表者が中心となり、本領域研究で得られた最新の知見を執筆、公開した。ほとんどがオープンアクセス論文であり、本領域が共催した国際植物生殖会議25th ICSPRやEMBOワークショップの海外参加者も加わり、国際的に本領域の成果をアピールできた。特集号の発刊について、共催シンポジウムやホームページなどを通じてアピールした。また、本領域の成果を領域代表が社会に対して様々な場やメディアでアピールした。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Semi-in vitro detection of Mg2+-dependent DNase that specifically digest mitochondrial nucleoids in the zygote of Physarum polycephalum (2022)
  • 著者名/発表者名: Urakawa, N., Nakamura, S., Kishimoto, M., Moriyama, Y., Kawano, S., Higashiyama, T. & Sasaki, N.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 2995-2995
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06920-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantification of Species-Preferential Micropylar Chemoattraction in Arabidopsis by Fluorescein Diacetate Staining of Pollen Tubes (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagae Takuya T.、Takeuchi Hidenori、Higashiyama Tetsuya
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 号: 5 ページ: 2722-2722
  • DOI: 10.3390/ijms23052722
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two aquaporins, SIP1;1 and PIP1;2, mediate water transport for pollen hydration in the <i>Arabidopsis</i> pistil (2021)
  • 著者名/発表者名: Windari, E. A., Ando, M., Mizoguchi, Y., Shimada, H., Ohira, K., Kagaya, Y., Higashiyama, T., Takayama, S., Watanabe, M., and Suwabe, K.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 38 号: 1 ページ: 77-87
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1207a
  • NAID: 130008002865
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2021-03-25
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polyspermy Block in the Central Cell During Double Fertilization of Arabidopsis thaliana (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagahara Shiori, Takeuchi Hidenori, Higashiyama Tetsuya
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 588700-588700
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.588700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of the cell fate specifications during female gametophyte development in Arabidopsis (2021)
  • 著者名/発表者名: Susaki Daichi、Suzuki Takamasa、Maruyama Daisuke、Ueda Minako、Higashiyama Tetsuya、Kurihara Daisuke
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 19 号: 3 ページ: 3001123-3001123
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3001123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ClearSeeAlpha: Advanced Optical Clearing for Whole-Plant Imaging (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Daisuke、Mizuta Yoko、Nagahara Shiori、Higashiyama Tetsuya
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: － 号: 8 ページ: 1302-1310
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Persistent directional growth capability in Arabidopsis thaliana pollen tubes after nuclear elimination from the apex (2021)
  • 著者名/発表者名: Motomura Kazuki、Takeuchi Hidenori、Notaguchi Michitaka、Tsuchi Haruna、Takeda Atsushi、Kinoshita Tetsu、Higashiyama Tetsuya、Maruyama Daisuke
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 2331-2331
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22661-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic Rearrangement and Directional Migration of Tubular Vacuoles are Required for the Asymmetric Division of the <i>Arabidopsis</i> Zygote (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Hikari、Kimata Yusuke、Higaki Takumi、Higashiyama Tetsuya、Ueda Minako
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 62 号: 8 ページ: 1280-1289
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of a biolistic delivery of fluorescent markers and CRISPR/Cas9 to the pollen tube (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagahara Shiori、Higashiyama Tetsuya、Mizuta Yoko
  • 雑誌名: Plant Reproduction 巻: 34 号: 3 ページ: 191-205
  • DOI: 10.1007/s00497-021-00418-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pulsatile reverse flow actuated microfluidic injector: toward the application for single-molecule chemotropism assay (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Naoki、Kozgunova Elena、Higashiyama Tetsuya
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 11 号: 43 ページ: 27011-27018
  • DOI: 10.1039/d1ra04505a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CZON-cutter - a CRISPR-Cas9 system for multiplexed organelle imaging in a simple unicellular alga (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Naoto、Mogi Yuko、Fujiwara Takayuki、Yabe Kannosuke、Toyama Yukiho、Higashiyama Tetsuya、Yoshida Yamato
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 134 号: 21 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1242/jcs.258948
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of mitochondrial distribution during development and asymmetric division of rice zygotes (2021)
  • 著者名/発表者名: Aini Hanifah、Sato Yoshikatsu、Uno Kakishi、Higashiyama Tetsuya、Okamoto Takashi
  • 雑誌名: Plant Reproduction 巻: 35 号: 1 ページ: 47-60
  • DOI: 10.1007/s00497-021-00430-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seeing is Believing: Advances in Plant Imaging Technologies (2021)
  • 著者名/発表者名: Higashiyama Tetsuya、Maizel Alexis、Simon Rudiger
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 62 号: 8 ページ: 1217-1220
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab133
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microfluidics-Based Bioassays and Imaging of Plant Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Naoki、Kozgunova Elena、Grossmann Guido、Geitmann Anja、Higashiyama Tetsuya
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 62 号: 8 ページ: 1239-1250
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab067
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PRIMA: a rapid and cost-effective genotyping method to detect single-nucleotide differences using probe-induced heteroduplexes (2021)
  • 著者名/発表者名: Kakui Hiroyuki、Yamazaki Misako、Shimizu Kentaro K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99641-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Advances in Two-Photon Imaging in Plants (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizuta Yoko
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 62 号: 8 ページ: 1224-1230
  • DOI: 10.1093/pcp/pcab062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] H3K27me3 demethylases alter HSP22 and HSP17.6C expression in response to recurring heat in Arabidopsis (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Nobutoshi、Matsubara Satoshi、Yoshimizu Kaori、Seki Motohide、Hamada Kouta、Kamitani Mari、Kurita Yuko、Nomura Yasuyuki、Nagashima Kota、Inagaki Soichi、Suzuki Takamasa、Gan Eng-Seng、To Taiko、Kakutani Tetsuji、Nagano Atsushi J.、Satake Akiko、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 3480-3480
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23766-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Whither molecules for overcoming genome barriers? (2022)
  • 著者名/発表者名: Higashiyama T.
  • 学会等名: ISTbM
  • 国際学会
• [学会発表] 顕微鏡下で自由自在に操る生命科学ツールを駆使した植物の受精研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東山哲也
  • 学会等名: 一般社団法人レーザー学会学術講演会第42回年次大会「生体光計測」セッション
  • 招待講演
• [学会発表] Biodiversity for Exciting Discoveries (2021)
  • 著者名/発表者名: Higashiyama T.
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan, Symposium “Biodiversity for Exciting Discoveries”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ワクワクする異分野融合 (2021)
  • 著者名/発表者名: 東山哲也
  • 学会等名: 超分野植物科学研究会 第1回研究会「分野を超えて植物科学の未来を創る」
  • 招待講演
• [学会発表] イメージングから解き明かす植物という多細胞体の生存戦略 (2021)
  • 著者名/発表者名: 東山哲也
  • 学会等名: 理研BRC設立20周年記念シンポジウム「バイオリソースが駆動する生命科学とイノベーション」
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の種の壁を理解して超える (2021)
  • 著者名/発表者名: 東山哲也
  • 学会等名: 瑞陵高校 1年進路セミナー 「職業人講演会」
  • 招待講演
• [備考] 植物新種誕生の原理
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/plant/
• [備考] 種の壁を超える
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=R5Bwn-dj6xA