• 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

2022 年度 実績報告書

植物受精卵の発生制御機構を司る核内クロマチン構造変遷と父母因子の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 21J01093
配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

戸田 絵梨香  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2024-03-31
キーワード受精卵 / 配偶子 / 核合一 / 父母因子 / イネ / 発生
研究実績の概要

被子植物の受精卵では、卵核と精核が融合し受精卵核となったのちに第一分裂が起こり、その後の胚発生を進行させる。そのため、受精卵発生の正常な進行に向けては、受精後の雌雄核の合一及びそれに伴うダイナミックな核内クロマチンの構造変化や遺伝子発現変動による受精卵発生制御機構の関与が想定される。そこで本研究では、雌雄核の合一時期にあたる受精卵の初期発生過程に焦点を当て、受精卵発生制御機構を司る父母因子の役割およびその分子基盤の一端の解明に取り組んでいる。
配偶子融合直後からの遺伝子発現プロファイルを明らかにするため、イネ初期受精卵の時系列トランスクリプトーム解析を行った。その結果、各ステージの遺伝子発現データが再現性よく得られ、受精卵の初期発生過程で発現変動を示す遺伝子群が同定された。また、受精卵内における父性アリルからの転写開始時期が、雌雄核の融合開始時期と一致していることが示唆された。さらに、受精卵の初期発生過程において、母方依存的な発現から両アリル発現へとゲノムワイドな発現プロファイルの移行が確認された。次に、これら遺伝子発現データを基に、受精直後から発現変動を示す遺伝子、および、受精卵の初期発生過程において継続して片親アリル依存的な発現を示す遺伝子(父母因子)の絞り込みを行った。これら候補遺伝子の機能解析に向けて、現在、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集による標的変異体系統の作出を進めている。

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

イネ初期受精卵の時系列トランスクリプトームデータを基に、雌雄核の合一時期にあたる初期発生過程における遺伝子発現プロファイルの解析を進めている。また、これらのデータを基に、受精後に発現変動する遺伝子群を対象とした標的変異体系統の作出を進めており、次年度はそれらの機能解析に取り組む予定である。

今後の研究の推進方策

①標的遺伝子群(父母因子)の機能解析:標的変異体系統を作出し、その表現型を解析する。このとき、稔実率の低下など、受精・発生不全が見込まれる系統を選抜しその機能解析を進める。
②核合一不全を起こす変異体系統を用いた解析:雌雄核の合一と受精卵発生制御機構の関係性に焦点を当て、核融合関連遺伝子を標的とした変異体系統の作出を行い、核合一不全となる受精卵の発生解析および遺伝子発現解析を進める。
③植物受精卵のエピゲノム解析の検討:受精卵核内のクロマチン構造変化の解析に向けて、解析試料の調製法の検討を行う。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Transcriptome analyses uncover reliance of endosperm gene expression on Arabidopsis embryonic development2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yilin、Maruyama Daisuke、Toda Erika、Kinoshita Atsuko、Okamoto Takashi、Mitsuda Nobutaka、Takasaki Hironori、Ohme‐Takagi Masaru
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 597 ページ: 407~417

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14570

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome editing approaches using reproductive cells/tissues in flowering plants2023

    • 著者名/発表者名
      Toda Erika、Kato Norio、Higashiyama Tetsuya、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Genome Editing

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fgeed.2022.1085023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome editing, considering through conventional breeding2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Hitoshi、Tabei Yutaka、Tsuda Mai、Tanaka Junichi、Taniguchi Yojiro、Toda Erika、Takahara Manabu、Shimosaka Etsuo、Kunihisa Miyuki、Sakai Hiroaki、Yoshizaki Goro
    • 雑誌名

      Breeding Research

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1270/jsbbr.25.W08

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isolation of gametes and zygotes from Setaria viridis2022

    • 著者名/発表者名
      Toda Erika、Kiba Takatoshi、Kato Norio、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 135 ページ: 627~633

    • DOI

      10.1007/s10265-022-01393-w

    • 査読あり
  • [学会発表] Developmental profiles of zygote-somatic protoplast fused cells in rice2023

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Kamekawa T, Higashiyama T, Okamoto T
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Reliance of endosperm gene expression on Arabidopsis embryonic development2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Y, Maruyama D, Toda E, Kinoshita A, Okamoto T, Mitsuda N, Takasaki H, Takagi-Ohme M
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 顕微授精法を用いたイネ栽培種-遠縁・近縁野生種間の交雑体および複二倍交雑体の作出2023

    • 著者名/発表者名
      小野里佳、戸田絵梨香、手塚拓海、縣歩美、木下温子、佐藤豊、岡本龍史
    • 学会等名
      日本育種学会第143回講演会
  • [学会発表] Effect of paternal genome excess on the developmental and gene expression profiles of polyspermic zygotes in rice2022

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Deushi R, Koshimizu S, Yano K, Okamoto T
    • 学会等名
      26th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 国際学会
  • [学会発表] Transcriptional dynamics during development of early zygotes in rice: An approach using time-course single-zygote RNA sequencing2022

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Koshimizu S, Kinoshita A, Higashiyama T, Yano K, Okamoto T
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia “Integrative Epigenetics in Plants”
    • 国際学会
  • [学会発表] Transcriptional dynamics during development of early zygotes in rice: An approach using time-course single-cell RNA sequencing2022

    • 著者名/発表者名
      Toda E, Koshimizu S, Kinoshita A, Higashiyama T, Yano K, Okamoto T
    • 学会等名
      第55回日本発生生物学会年会
  • [学会発表] 種子形成における胚が制御する胚乳特異的遺伝子発現2022

    • 著者名/発表者名
      高崎寛則, Zhang Yilin, 丸山大輔, 戸田絵梨香, 木下温子, 岡本龍史, 大島良美, 光田展隆, 高木優
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
  • [学会発表] イネとシロイヌナズナにおける自然突然変異や培養変異等とゲノム編集技術による変異発生に関する科学的知見の集積とサイエンスコミュニケーション向けた情報提供について2022

    • 著者名/発表者名
      津田麻衣, 田部井豊, 田中淳一, 谷口洋二郎, 戸田絵梨香, 高原学, 吉田均
    • 学会等名
      日本育種学会第142回講演会
  • [学会発表] イネ受精卵の初期発生過程における転写ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      戸田絵梨香、越水静、木下温子、東山哲也、矢野健太郎、岡本龍史
    • 学会等名
      学術変革領域研究「挑戦的両性花原理」2022年度若手の会
  • [産業財産権] 植物の配偶子と体細胞の融合細胞及びその製造方法2022

    • 発明者名
      戸田絵梨香、岡本龍史
    • 権利者名
      戸田絵梨香、岡本龍史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-155645

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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