Molecular mechanisms of organ initiation for vegetative reproduction in plants

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H04391
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Ishizaki Kimitsune 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00452293)
• Research Collaborator: KOHCHI Takayuki ; NISHIHAMA RYUICHI ; MIMURA Tetsuro ; FUKAKI Hidehiro ; YASUI Yukiko
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 栄養繁殖 / クローン / 植物 / 進化 / ゼニゴケ / 低分子量Gタンパク質 / 転写制御

Outline of Final Research Achievements

A variety of plants in diverse taxa can reproduce asexually via vegetative propagation, in which clonal propagules with new meristem(s) are generated directly from vegetative organs. A basal land plant Marchantia polymorpha develops the clonal propagules, gemmae, in the specialized receptacle, gemma cup. In this study, we have identified an R2R3-MYB transcription factor, designated as GEMMA CUP-ASSOCIATED MYB 1 (GCAM1), as an essential regulator for the gemma cup development in Marchantia. Interestingly, phylogenetic and interspecies complementation analyses supported the orthologous relationship of GCAM1 to regulatory factors for axillary meristem formation, e.g. Arabidopsis RAXs and tomato Blind, in angiosperm sporophyte. Furthermore we have also identified the KARAPPO gene, which endoces a Rop guanine nucleotide exchange factor (RopGEF) carrying a PRONE catalytic domain, is essentia for initiation of gemma development.

Free Research Field

植物分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はコケ植物ゼニゴケを材料に栄養繁殖の分子メカニズムにアプローチする独創的な研究である。本研究で同定した杯状体形成の鍵制御因子GCAM1は被子植物にも保存され、腋芽形成の制御因子であることが知られている。また無性芽発生の開始を制御することが明らかにされたRopGEFは、被子植物で細胞の先端成長や極性を決定することが知られている。すなわち本研究は、コケ植物と被子植物に共通する発生制御の分子機構を明らかにし、さらに植物の形づくりの進化について新たな概念を提唱する。また農業・園芸分野では、根・茎・葉など栄養器官からの個体発生を自在にコントロールする技術基盤の構築が期待される。