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2021 年度 実施状況報告書

雌性配偶体の細胞運命決定機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16172
研究機関横浜市立大学

研究代表者

須崎 大地  横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特任助教 (20757869)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード雌性配偶体 / 細胞運命 / scRNA-seq
研究実績の概要

雌性配偶体は被子植物の繁栄を支える重複受精に不可欠な組織である.形成過程は独特で,1つの細胞が3回の核分裂を経て多核体となった後に細胞化し,それぞれ固有の機能を獲得する.各細胞の運命決定には多核体での核の位置や植物ホルモンの分布の違いが重要であると示唆されているが,その時期や分子実体は明らかでない.本研究では,雌性配偶体の細胞運命決定を担う分子基盤を明らかにするために,シロイヌナズナを用いて顕微細胞操作とライブイメージングを合わせた逆遺伝学的解析をおこなっている.
今年度は,一定の割合で胚珠内の助細胞が卵細胞様に運命転換することが知られている変異体の助細胞と卵細胞に着目した解析を進めた.新学術領域研究(学術研究支援基盤形成)の「先進ゲノム支援」(2021年度第1回目)のサポートを受けて1細胞解析系の構築を試みた.野生型と変異体の卵細胞と助細胞を20細胞程度のバルクサンプルと1細胞ずつのサンプルでRNA-seqを実施した.検出遺伝子数はバルクサンプルでは2万以上であったのに対して,シングルセルでは半分程度であった.野生型と変異体の比較から,興味深いことに既知の卵細胞特異的遺伝子群が変異体の助細胞で発現上昇することが確認できた.変異体の卵細胞においても複数の助細胞特異的な遺伝子の発現上昇が見られた.以上の結果からこれらの遺伝子が細胞運命の転換を担っている可能性が示唆された.また,ATAC-seqも実施したが,サンプル量が不十分だったためか有用な解析結果は得られなかった.

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

本研究では雌性配偶体の各細胞の運命決定を制御する分子基盤の解明を目指す.1細胞解析をおこなうために,従来の細胞回収系を改変して最適化した.助細胞が卵細胞様に運命転換することが報告されている変異体を使って,助細胞と卵細胞のscRNA-seqを試みた.助細胞,卵細胞ともに1個から解析可能であることが確かめられた.取得したデータから,変異体の助細胞での卵細胞特異的な遺伝子群の発現上昇を見出した.構築した1細胞解析系は多核体期の解析にも応用できる.

今後の研究の推進方策

1細胞解析のサンプル数を増やして規模を拡大することで,運命転換の様々な時期の発現データを取得する.これによって,運命転換の初期に変動する遺伝子を絞る.また,遺伝学的な操作によって細胞運命を乱したサンプルも交えて候補遺伝子を選抜する.

次年度使用額が生じた理由

今年度予定されていた国際学会が次年度へ延期になったため旅費分を繰り越した.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] 卵細胞による精細胞ポジショニング制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      須崎大地, 大井崇生, 友実駿, 榎本早希子, 荒井重勇, 木下哲, 丸山大輔
    • 学会等名
      超分野植物科学研究会第一回研究集会
  • [学会発表] Dynamics of the cell fate specifications during female gametophyte development in Arabidopsis2021

    • 著者名/発表者名
      須崎大地
    • 学会等名
      新学術領域 全能性プログラム 論文徹底解説シリーズ
    • 招待講演
  • [学会発表] 重複受精における卵細胞の精細胞ポジショニング制御の解析2021

    • 著者名/発表者名
      須崎大地, 大井崇生, 友実駿, 榎本早希子, 荒井重勇, 木下哲, 丸山大輔
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] 卵細胞特異的な新規細胞外構造が制御する重複受精機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      須崎大地
    • 学会等名
      卵細胞特異的な新規細胞外構造が制御する重複受精機構の解析
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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