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2023 年度 実績報告書

受精卵の周期的動態が非対称性と体軸を生み出す原理の解明

計画研究

研究領域細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生
研究課題/領域番号 19H05676
研究機関東北大学

研究代表者

植田 美那子  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20598726)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワード植物受精卵 / 細胞伸長 / ライブイメージング
研究実績の概要

受精卵は多細胞生物における個体発生の原点である。しかし植物では、受精卵や初期胚が体軸形成を行う過程において、細胞内でどのような変化が起こるのか、特に、周期的な動態がどのように変調・制御されるのか、ほとんど分かっていなかった。その理由としては、被子植物の花の奥深くに存在する受精卵や胚を生きたまま観察する手法がなかったことと、従来の遺伝学的スクリーニングは、致死性や冗長性のために鍵遺伝子を見出すには不充分だった点が挙げられる。そんななか、研究代表者らはシロイヌナズナを用いて、細胞内動態の詳細なライブイメージングを進めた。特に、精細胞マーカーと卵細胞の細胞膜を特異的に標識した株を掛け合わせ、受精後の動態を詳細にライブイメージングした結果、精細胞と卵細胞が融合した部位に精細胞膜の残骸が持続的に観察され、精細胞侵入点の位置を追跡可能であることを見出した。さらに、受精卵の細胞膜と核を蛍光標識した株についてもライブイメージングを行い、精緻に定量化した結果、受精卵は一定の速度で細胞伸長したあと、一過的に速度を増加させた後に非対称分裂するという、変調を経ることを見出した(Kang et. al., 2023)。加えて、受精後に細胞内で起こるオルガネラ局在や細胞骨格のダイナミックな変化を一元的に比較する方法論も確立したことで、受精卵上部に集積する微小管と、株に移行する液胞が極性形成に重要であることを突き止めた(Hiromoto et. al., 2023)。これらの成果をまとめ、国内外に広く紹介した(Matsumoto and Ueda, 2024)。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Wageningen University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Wageningen University
  • [雑誌論文] Polarity establishment in the plant zygote at a glance2024

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Hikari、Ueda Minako
    • 雑誌名

      Journal of Cell Science

      巻: 137 ページ: -

    • DOI

      10.1242/jcs.261809

  • [雑誌論文] Coordinate Normalization of Live-Cell Imaging Data Reveals Growth Dynamics of the <i>Arabidopsis</i> Zygote2023

    • 著者名/発表者名
      Kang Zichen、Matsumoto Hikari、Nonoyama Tomonobu、Nakagawa Sakumi、Ishimoto Yukitaka、Tsugawa Satoru、Ueda Minako
    • 雑誌名

      Plant And Cell Physiology

      巻: 64 ページ: 1279~1288

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive and quantitative analysis of intracellular structure polarization at the apical?basal axis in elongating Arabidopsis zygotes2023

    • 著者名/発表者名
      Hiromoto Yukiko、Minamino Naoki、Kikuchi Suzuka、Kimata Yusuke、Matsumoto Hikari、Nakagawa Sakumi、Ueda Minako、Higaki Takumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50020-8

    • 査読あり
  • [学会発表] Live-cell imaging of the body axis formation during Arabidopsis embryogenesis.2023

    • 著者名/発表者名
      Minako Ueda
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023 (TJPB2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東北大学生命科学研究科植物細胞動態分野

    • URL

      http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/PlantCellDyn/

  • [備考] 植物の受精卵が形を変えながら伸びることを発見(PCP2023論文の紹介記事)

    • URL

      https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/results/detail---id-51682.html

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公開日: 2024-12-25  

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