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2018 年度 実施状況報告書

複雑な花弁形態が作られるメカニズムを探る:至近要因と究極要因の統合的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06366
研究機関京都府立大学

研究代表者

武田 征士  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (90508053)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードサギソウ / 唇弁 / 鋸歯 / トランスクリプトーム / スズメガ
研究実績の概要

本研究では、サギソウの複雑な唇弁形態を、(1)遺伝子・細胞レベルでの形成メカニズムの観点、(2)ポリネーターとの共進化の観点、から明らかにすることを目的にしている。(1)については、葉とつぼみの比較トランスクリプトームを次世代シーケンサーを用いて行い、HrAP2, HrDEF, HrGLO, HrAG, HrAGL6などのクローニングと塩基配列決定を行なった。これらの遺伝子について、各花器官のRT-PCRによる発現解析を進め、唇弁特異的なMADS box遺伝子コンプレックスがあることを示唆した。また、異なる発達段階の唇弁の鋸歯部分の細胞形態を、カルコフロー染色と共焦点レーザー顕微鏡によって可視化し、ImageJによる画像解析を行うことで、鋸歯形成の初期はローカルな細胞分裂制御によって鋸歯が作られ、後半は細胞伸長によって鋸歯が伸びていくことが示唆された。一方、遺伝子組み換えのための培養系確立については、葉や花器官等の組織培養をMS培地等で試したが、組織が褐片化してうまくいかなかった。唯一、雌ずいの組織片の一部から細胞塊の分裂が見られたが、長続きせずに褐片化、枯死してしまった。(2)では、屋外栽培のサギソウのタイムラプス撮影および動画撮影を行い、スズメガの一種(セスジスズメと思われる)が、夕方暗くなった時に訪花し、ホバリングしながら吸蜜している様子を初めて撮影できた。この事から、サギソウ唇弁の複雑な花弁は、少なくとも訪花昆虫の認識に貢献していると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

トランスクリプトームと得られた配列情報を用いたクローニング、発現解析は順調に進めることができた。また、鋸歯細胞のイメージングと解析は他の共同研究者の協力を得られたこともあり、ImageJを使って予想以上に進めることができた。一方で、形質転換のためのサギソウ培養系確立については、いくつか試したがうまくいかず、今後のさらなる条件検討が必要である。ポリネーター調査については、栽培個体をもちいて訪花している様子を動画に納めることができたので、順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

(1)については、得られたトランスクリプトーム結果から唇弁形成に関わると考えられる遺伝子(TCPファミリー等)をクローニングし、発現解析を進める。組織培養の可能性が示された雌ずいを用いて、培地の条件検討を行なって培養系の確立を目指す。(2)については、栽培しているものについて引き続き動画撮影によるポリネーター調査を進めると共に、野外自生種の訪花昆虫の調査を研究分担者を中心に行う。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] サギソウの花形態形成に関する遺伝子発現解析2018

    • 著者名/発表者名
      西川友貴、立花耕、坂本智昭、木村成介、武田征士
    • 学会等名
      日本植物学会 第82回大会
  • [学会発表] Morphological and genetic analysis for revealing petal development of Habenaria radiata2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishikawa, Tsutomu Tachibana, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura, Seiji Takeda
    • 学会等名
      Basic and applied studies of plant natural products for agriculture and human health
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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