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2016 年度 実施状況報告書

葉断面からの再生をモデルとした種子植物の栄養繁殖の分子メカニズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K07408
研究機関京都産業大学

研究代表者

木村 成介  京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (40339122)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード栄養繁殖 / 植物 / 不定芽 / 再生
研究実績の概要

植物の繁殖様式の中でも、葉、茎、根のような栄養器官から次の世代の植物個体が生じることで繁殖する方法を栄養繁殖という。北米原産の半水生のアブラナ科植物R. aquaticaは、自然界において、水の流れなどでちぎれた葉の断面から新しい個体を再生することで栄養繁殖をしている。本研究は、この葉の断面からの栄養繁殖(再生)のメカニズムを遺伝子レベルで明らかにすることを目的としている。
R. aquaticaの栄養繁殖は、葉片の先端部側の断面からは再生せず、基部側の断面からのみ再生するという特徴がある。そのため、先端部側と基部側を別々に解析、比較することで、再生に必要な遺伝子を絞り込むこととした。トランスクリプトーム解析のためのmRNA-seqは、R. aquaticaの葉を切ってから0、1、3、6、9、12、15、18、21時間後および1、2、3、4、6、8、10、12日後の、計17点について実施した。先端部側の断面と基部側と断面で発現が有意に異なる遺伝子群をGO enrichment解析を行った結果、葉を切ってから1~9時間後に、植物ホルモンの一種であるオーキシンの応答シグナルに差がみられた。また、9時間~1日後は細胞分裂に関与する遺伝子群、1~8日後は器官形成に関与する遺伝子群、そして、8~12日後では細胞分化に関与する遺伝子群に、発現の差がみられた。さらに、モデル植物のシロイヌナズナをin vitroで再生させる際にはたらくことが知られている遺伝子群の発現をR. aquaticaの葉片で調べたところ、シロイヌナズナの再生と同様の遺伝子ネットワークが、基部側の断面のみではたらいていることがわかった。また、オーキシンやオーキシン極性輸送阻害剤の添加実験から、オーキシン極性輸送が基部側からのみの再生に関わっていることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画では2年目に完了する予定であったトランスクリプトーム解析について、初期的なデータ解析まで今年度に終わらすことができた。また、再生にオーキシンの極性輸送が重要であることもあきらかにすることができた。現在、シロイヌナズナとの比較を詳細におこなうため、当初計画になかったシロイヌナズナの葉断片を用いたトランスクリプトーム解析に着手している。計画が予定より早く進行している点に加え、当初計画には含まれていたかった先の内容の研究に着手できているという点で、当初計画よりも進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

当初予定にはなかったが、R. aquaticaのゲノム解読を別プロジェクトで完了することができたので、このゲノム配列情報を参照配列として利用することで、現在すでに終了しているRNA-seqのデータを用いて、より精度の高い遺伝子発現解析をおこなう。また、オーキシンの極性輸送が再生過程に重要であることが示唆されたので、植物ホルモンの定量を経時的に実施する。また、シロイヌナズナの葉の断片からは再生しないことを利用し、R.aquaticaと比較することで再生に必要な遺伝子ネットワークを明らかにしたい。そのため、シロイヌナズナの葉断片を用いた経時的なトランスクリプトーム解析を実施する。

次年度使用額が生じた理由

研究の一部を海外の大学との共同研究で実施することになり、一部の解析費用が必要なくなったため。

次年度使用額の使用計画

来年度、プロジェクトの一部を担当するポスドクを雇用するための原資とする

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Warwick University/University of Edinburgh(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Warwick University/University of Edinburgh
  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Davis
  • [雑誌論文] Rorippa aquatica遺伝子情報データベースの構築2016

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、木村成介
    • 雑誌名

      京都産業大学総合学術研究所報

      巻: 11 ページ: 105-113

  • [雑誌論文] アブラナ科植物Rorippa aquaticaにみられる葉断面からの栄養繁殖条件の検討2016

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、木村成介
    • 雑誌名

      京都産業大学総合学術研究所報

      巻: 11 ページ: 115-121

  • [学会発表] 非モデル植物Rorippa aquaticaにみられる栄養繁殖機構の解析2017

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、坂本智昭、桃井理沙、郡司玄、Ali Ferjani、木村成介
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島県・鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [学会発表] Adaptation of plants to aquatic environments: Studies on heterophylly and vegetative propagation in semi-aquatic plant, Rorippa aquatica2017

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Kimura
    • 学会等名
      CSRS seminar
    • 発表場所
      RIKEN, CSRS, Yokohama, Japan
    • 年月日
      2017-01-24 – 2017-01-24
    • 招待講演
  • [学会発表] Developmental and molecular studies on the mechanism of vegetative propagateon in Rorippa aquatica2016

    • 著者名/発表者名
      Rumi Amano, Hokuto Nakayama, Risa Momoi, Shizuka Gunji, Ali Ferjani, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Latest Advances in Plant Development & Environmental Response, 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • 発表場所
      Awaji, Japan
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Vegetative propagation in Rorippa aquatica: Understanding plant regeneration using non-model species2016

    • 著者名/発表者名
      Rumi Amano, Risa Momoi, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      The 45th Plant Biotechnology Symposium “International Plant Meeting in Kyoto 2016, Plant Development and Environment-“
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水中への適応戦略としての異形葉性と栄養繁殖の進化2016

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      植物科学若手研究会2016
    • 発表場所
      木江ふれあい郷土資料館(広島県・豊田郡)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-10-01
  • [学会発表] Rorippa aquaticaの栄養繁殖とオーキシンの関係の解析2016

    • 著者名/発表者名
      桃井理沙、天野瑠美、中山北斗、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-19
  • [学会発表] アブラナ科Rorippa aquaticaを用いた葉断面からの栄養繁殖機構の解2016

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、郡司玄、Ali Ferjani、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-19
  • [学会発表] 水中への適応戦略としての異形葉性と栄養繁殖2016

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会シンポジウム「Induced Development: 環境要因に誘発される発生の多様性と共通性」
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] アブラナ科Rorippa aquaticaを用いた葉断面からの栄養繁殖機構の解析2016

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、郡司玄、Ali Ferjani、木村成介
    • 学会等名
      日本植物形態学会第28回大会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県・中頭郡)
    • 年月日
      2016-09-15 – 2016-09-15

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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