• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実施状況報告書

細胞の分化状態を操作できる系を用いた植物の再生メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16167
研究機関京都大学

研究代表者

安居 佑季子  京都大学, 生命科学研究科, 助教 (90724758)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード苔類ゼニゴケ / 幹細胞 / 再生
研究実績の概要

植物の再生能は非常に高く、多くの植物は切断部に新たな器官を形成したり、場合によっては新たな個体を再生することができる。陸上植物進化の基部で分岐したコケ植物苔類ゼニゴケは非常に繁殖力が強いことで知られているが、その主な要因として、栄養繁殖を活発に行なうこと、再生能が高いということが考えられる。ゼニゴケは栄養成長期においては、杯状体と呼ばれる器官を作り、その中にクローン個体である無性芽を多数生み出す。無性芽は植物の成長点であるメリステムを保持しており、すぐに成長を開始することができる。一方、再生では、メリステムを失った植物組織から、新たなメリステムが生み出され成長を再開する。つまり、どちらもメリステムを新たに作るプロセスを含む現象である。
これまでに、杯状体と無性芽形成のマスター制御転写因子であるGEMMA CUP-ASSOCIATED MYB1 (GCAM1) とそのホモログGCAM1 LIKE (GC1L)に着目し研究を進めてきた。gcam1 gc1l二重変異体と、強力な転写抑制ドメインSRDX とGC1Lの融合タンパク質を誘導的に機能させることができる株を用いた解析から、GCAM1とGC1Lが再生を正に制御していることを明らかにした。またGCAM1とGC1Lはどちらも異所的に過剰発現することで、未分化性を持つ細胞を増殖させることから、GCAM1とGC1Lは再生に必要な未分化細胞を生み出す機能を持つと考えられる。昨年度は、再生過程におけるGCAM1とGC1Lの発現解析と、メリステム制御に対する機能解析を中心に進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

これまでに、GC1L-SRDXをgcam1変異体背景で機能誘導すると、メリステムを切除した切断面からの再生が著しく阻害されることを示していた。昨年度は、より詳細な解析を行なうことで、GC1L-SRDXの効果を定量的に示した。また、gcam1 gc1l二重変異体において、著しく再生が抑制されるという表現型に加え、二重変異体ではメリステムの形態にも異常が生じるという表現型を見いだした。形態異常が生じたメリステムからの植物の成長スピードは著しく遅くなり、幹細胞の維持ができなくなるメリステムも存在していた。これらのことから、GCAM1とGC1Lはメリステムの維持にも重要な機能を持つことが考えられた。
また、GC1Lの発現がメリステムの切除後上昇することがRNA-seqの解析からこれまでに示唆されていた。そこで、時空間的な発現パターンを明らかにするため、GC1Lプロモーター領域にレポーターとしてGUSを連結させたコンストラクトを植物体に導入して解析を行なった。しかし、この株においては、実験手法上の問題で、GC1Lの発現パターンを反映できていないことが現在までに示唆されている。今後は、別のレポーターを用いることでGC1Lの発現パターンを明らかにすることを考えている。また、GCAM1の発現パターンについても現在詳細な解析を進めている。

今後の研究の推進方策

今後は、まずGCAM1とGC1Lのメリステム除去後の再生プロセスにおける発現パターンを明らかにする。それぞれのプロモーターレポーター株における解析と、経時的な切断面におけるサンプリングを行ない、定量的にこれらの発現量を解析する。また、GCAM1とGC1Lは再生過程において未分化細胞を増殖させる機能を持つことが考えられている。このため、gcam1 gc1l二重変異体やGC1L-SRDXを用いてEdU染色を行なうことで、分裂活性を持つ細胞を可視化する。また、再生することがわかっているそれぞれの単一変異体でも同様に解析し、野生型との比較を行なうことで、それぞれの再生に対する機能の寄与を明らかにする。
また、異所的なGC1LまたはGCAM1の機能誘導の研究から、GC1LとGCAM1により誘導される細胞塊は性質が異なることをこれまでに示唆している。そこで、これらの細胞塊の性質の違いを詳細に解析する。さらに、現在、これまでに行なったRNAseq解析のデータからGCAM1とGC1Lの下流遺伝子の有力候補の絞り込みを行なっている。今後は、これら遺伝子の機能を個別に調べると共に、GC1LとGCAM1の下流でどのような遺伝子群が動き、再生という現象が起きているのかを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

今年度行った解析の中で予想していたことと異なる結果が一部生じたため、一部の研究計画に変更が生じ、その検証実験を次年度に行なうためその分の研究費を次年度使用とした。また、参加を計画していた学会がオンライン開催になったため、旅費の使用がなくなった。次年度に行なう研究に関わる研究打ち合わせの旅費等に充てる予定である。次年度は、現在解析中の実験を完結させると共に、本研究成果をまとめ論文に投稿する予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Gemma cup and gemma development in Marchantia polymorpha2020

    • 著者名/発表者名
      Kato Hirotaka、Yasui Yukiko、Ishizaki Kimitsune
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 228 ページ: 459~465

    • DOI

      10.1111/nph.16655

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ゼニゴケの無性生殖から探る幹細胞新生の制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      加藤大貴, 安居佑季子, 石崎公庸
    • 学会等名
      第62回 日本植物生理学会
  • [学会発表] The conserved mechanism of production of new meristems in land plants, revealed from the liverwort Marchantia polymorpha.2020

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Yasui, Shigeyuki Tsukamoto, Hirotaka Kato, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Kimitsune Ishizaki
    • 学会等名
      第43回 日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 苔類ゼニゴケの杯状体形成に重要なsingle-MYBタンパク質の同定2020

    • 著者名/発表者名
      加藤大貴, 安居佑季子, 深城英弘, 三村徹郎, 石崎公庸
    • 学会等名
      日本植物学会 第84回大会

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi