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2021 年度 実施状況報告書

水草ミズハコベが異形葉性を実現する分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K15816
研究機関東京大学

研究代表者

古賀 皓之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30783865)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード異形葉性 / ミズハコベ / アワゴケ属 / 新規ゲノム解析
研究実績の概要

植物はしばしば、環境によって異なる形の葉を作る能力、異形葉性を備えている。とくに水辺に育成する被子植物(水草)には、陸生時と沈水時とで著しく異なる 形の葉を作る種が数多く知られているが、そのメカニズムはほとんどわかっていない。そこで本研究では水草の葉の示す顕著な 表現型可塑性、異形葉性の詳細 な分子機構を解明することを目的とし、オオバコ科の水草、ミズハコベをモデルとしてその解析をすすめた。
昨年度に得られたミズハコベのゲノム配列に対し、遺伝子予測、およびアノテーションを行ない、各種解析を進める基盤の整備ができた。このゲノム解析によって、本種の異質倍数性ゲノムの起源に関する新知見を得ることができた。また、異形葉性に関わる植物ホルモン系の制御解析、および各種表現型の解析のためのRNAseq について、新規にデータを加えつつ、ゲノム配列を用いた解析を進めている。
成果発表として、ミズハコベの異形葉発生機構に関して、植物ホルモンの作用や遺伝子発現パターンの観点から解析を行なった論文を出版した。また、ミズハコベとその近縁種間でみられる気孔分布の多様性についてまとめた論文も出版した。また葉の発生における細胞の振る舞いについて、代謝やメカニクスの観点から論じた総説が受理された。

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

ゲノム情報が利用可能な形になったことで、いくつかの解析を進めることができた。またそれによって、今後の展開の糸口となる興味深い知見を得ることができた。一方で、かねてより効率改善に取り組んでいるミズハコベの形質転換系については未だ効果的な改善がみられず計画進行の支障となっていたが、近縁の異形葉性を持たない種では高効率で形質転換が可能なことがわかったため、その種を用いた別角度からの研究方策を見出すことができた。

今後の研究の推進方策

引き続き、ゲノム情報を用いたトランスクリプトーム解析をすすめ、異形葉性に関連した各表現型の変化について、重要となる遺伝子群を絞り込むとともに、植物ホルモンの作用機序についても詳細を詰めていく。また異形葉性を持たない種への形質転換等により、これらの遺伝子の発現が異形葉に関わる各表現型や植物ホルモン反応においてどのように関わるのかを検討していく。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Identification of the unique molecular framework of heterophylly in the amphibious plant <i>Callitriche palustris</i> L2021

    • 著者名/発表者名
      Koga Hiroyuki、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Sakakibara Hitoshi、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 33 ページ: 3272~3292

    • DOI

      10.1093/plcell/koab192

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] <i>Callitriche</i> as a potential model system for evolutionary studies on the dorsiventral distribution of stomata2021

    • 著者名/発表者名
      Doll Yuki、Koga Hiroyuki、Tsukaya Hirokazu
    • 雑誌名

      Plant Signaling and Behavior

      巻: 16 ページ: -

    • DOI

      10.1080/15592324.2021.1978201

    • 査読あり
  • [学会発表] hope-1 変異体の胚軸における遺伝学およびオミクス解析を駆使した分化維持機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      白鳥みづき, 高橋和希, 多部田弘光, 古賀皓之, 郡司玄, 佐藤心朗, 堀口吾朗, 平井優美, 塚谷裕一, フェルジャニアリ
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
  • [学会発表] 葉の無限成長を可能にする細胞分裂活性維持機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      森山安武,古賀皓之,塚谷裕一
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
  • [学会発表] set 変異は de-etiolated3-1 変異体の矮化及び暗所での光形態形成を抑制する2022

    • 著者名/発表者名
      木津亮介, 橋本玲奈, 郡司玄, 古賀晧之, 光田展隆, 花井研哉, 堀口吾朗, 澤進一郎, 塚谷裕一, Ali Ferjani
    • 学会等名
      植物生理学会 第63回大会
  • [学会発表] 水草ミズハコベのゲノム解析2021

    • 著者名/発表者名
      古賀皓之, ドル有生, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] 水草ミズハコベ水中葉における気孔系譜の樹立抑制2021

    • 著者名/発表者名
      ドル有生, 古賀皓之, 塚谷裕一
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] de-etiolated3 の矮化を抑圧する変異体の遺伝学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      木津亮介, 郡司玄, 古賀晧之, 堀口吾朗, 光田展隆, 塚谷裕一, フェルジャニアリ
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] アワゴケ属植物でみつかった気孔発_様式の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      古賀 皓之
    • 学会等名
      _本植物形態学会第 33 回総会・_会
    • 招待講演
  • [学会発表] Dimorphic leaf development in the aquatic plant Callitriche palustris2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Koga
    • 学会等名
      新学術領域研究 「植物の周期と変調」国際ウェビナーシリーズ「From Cellular Dynamics to Morphology II」
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 水陸両生の水草ミズハコベが姿を変える仕組みを解明

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7443/

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公開日: 2022-12-28  

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