2018 Fiscal Year Annual Research Report
植物幹細胞の新生・維持に必要な非対称分裂機構の解明
| Project Area | Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality |
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| Project/Area Number |
17H06471
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
五島 剛太 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (20447840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 豊 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (40345872)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物分子遺伝学 / 細胞生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
幹細胞の新生と維持にはしばしば「非対称分裂」（=2つの娘細胞が異なる性質を呈するような細胞分裂様式）を伴う。本計画研究班は、植物細胞が行う非対称分裂の一連の過程、すなわち「細胞極性の確立・分裂・分化と維持」機構の解明を通じて、植物生存の永続性を支える基盤となる植物幹細胞の新生と維持の分子基盤に迫るとともに、植物幹細胞生物学分野の創生に貢献することを目指している。
最近、ヒメツリガネゴケの遺伝子編集と幹細胞イメージング法に新しい技術を確立できた（Yi and Goshima. 2020: Kozgunova and Goshima. 2019）。これらの技術を取り入れつつ遂行してきた微小管結合因子、キネシンモーター、シグナル伝達分子、極性化に重要な役割を果たすことが濃厚な因子の破壊株を網羅的に作出する逆遺伝学では、幹細胞の非対称分裂時に細胞核を配置するのに重要と考えていたキネシンモーターが、実は核膜に包まれていない分裂後期の染色体の分配に役割を果たすことを見出した（Yoshida et al. 2019）。
イネを用いて、これまでに多数単離されている球状型胚形成突然変異体のうち、シロイヌナズナにおいて非対称分裂に関わることが知られている因子の変異体gle4の解析を行い、イネの場合、接合子非対称分裂と植物体の体軸になる頂部―基部軸が必ずしも一致しないこと、GLE4は接合子非対称分裂というよりは、体軸の形成に関わることを明らかにした(Ishimoto et al. 2019)。また、gle4と類似した変異体の解析を行い、GLE4経路で機能するレセプター候補を同定した。また、シュートにある幹細胞を欠失する変異体の初期胚を用いて、野生型と遺伝子発現プロファイルを比較し幹細胞形成に関わる遺伝子を複数同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒメツリガネゴケのプロジェクトで予期しない結果が出て予定外の生化学実験を追加したため遅れは生じたが、最終的に複数の原著論文を公表できたため。イネのプロジェクトについても、非対称分裂と胚の極性に関するデータがまとまり、論文投稿に至ったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）ヒメツリガネゴケ
微小管結合因子、キネシンモーター、シグナル伝達分子、極性化に重要な役割を果たすことが濃厚な因子の破壊株を網羅的に作出する逆遺伝学を継続するとともに、見つかった興味深い遺伝子について、細胞内動態解析を行う。最近新しいCRISPR/Cas9法や細胞ライブイメージング法を確立できたので、多重破壊株を作成し顕微鏡観察と組み合わせるようなプロジェクトを加速させる。特に、極性化と紡錘体配置に関わるシグナル伝達分子、微小管結合因子について興味深い表現型を見出しているので、重点的に解析する。
（２）イネ
これまでに多数単離されている球状型イネ胚形成突然変異体のうち、非対称分裂に関わることが知られている因子の変異体gle4と類似した変異体の解析を継続する。明らかになった遺伝子については、遺伝子産物の細胞内局在解析や発言解析を行い、非対称分裂制御と幹細胞形成との関係を明らかにする。
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| Remarks |
第15回(平成30年度)日本学術振興会賞受賞：五島剛太（2019年2月）
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