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1．根冠細胞の運命決定と機能発現機構の解析：根冠は根の先端で重力感受や土壌環境との相互作用を担う重要な組織である。根冠を構成する細胞は内側の幹細胞層で作られた後に分化・成熟し、最外層に達すると自律的に剥離する。根冠細胞の動態とその制御をより詳細に解析するため、伸長中の根の先端を数日間にわたって連続的に観察できる水平光軸型顕微鏡システムを確立した。また根冠分化のマスター制御因子であるNAC転写因子について、ゲノムワイドなクロマチン免疫沈降解析と比較トランスクリプトーム解析を行い、標的遺伝子を探索した。候補遺伝子の発現や機能を解析した結果、従来解析していた細胞壁関連遺伝子に加え、感染防御や膜交通に関連する遺伝子群が、根冠の機能発現に機能していることが示唆された。
2．数理生物学と協働した根の放射パターン形成機構の解析：シロイヌナズナの根の維管束においては、維管束始原細胞が並層分裂を繰り返しながら、直線的な木部軸を構築する。我々はGATA転写因子が、直線的な木部軸の構築に機能する事を見出した。また、維管束の細胞増殖パターンの解析とそれを基にした力学シミュレーションにより、並層分裂によって生じる細胞間に働く機械的な力と木部軸の直線性の間に関係性を見出した。
3．ゼニゴケを用いた雌性分化と胞子体発生制御機構の解析：ゼニゴケは比較的大きな卵細胞を体表近くで形成し、かつ無性生殖でも繁殖できるため、卵細胞の形成機構を解明するための理想的なモデル植物である。我々は卵細胞分化の制御因子であるMpRKD遺伝子の変異体や野生型の造卵器のRNA-seqデータをもとに、卵の形成や機能に関与する遺伝子を探索した。遺伝学的な解析の結果、雌株特異的に発現するMYB転写因子やKNOX転写因子が、雌性の分化や受精後の胞子体発生に重要な機能を果たしていることを見出した。
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