Studies on the developmental mechanism and evolutionary basis of a novel plant meristematic tissue for vegetative propagation

新型植物无性繁殖分生组织的发育机制和进化基础研究

基本信息

批准号：
21H02513
负责人：
木村成介
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Kyoto Sangyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02513/
关键词：
再生繁殖芽栄養繁殖新奇器官植物水陸両生植物

项目摘要

本研究では、水陸両生植物のRorippa aquaticaで発見された、栄養繁殖に関わる新奇器官「再生繁殖芽」の発生メカニズムや進化的背景の分子基盤を明らかにすることを目的として研究を進めている。令和4年度においては、以下の2項目の研究を進めた。(1) 「再生繁殖芽の休眠打破のメカニズムの解明」：再生繁殖芽は、茎生葉が脱離して水がある環境におかれると、休眠が打破されて急速に成長が再開する。この休眠が打破されるメカニズムを明らかにするため、経時的なトランスクリプトーム解析を行った。脱離後、水分がある状況(休眠が打破される)と、水分がない状況(休眠が打破されない)の遺伝子発現を経時的比較したところ、アブシシン酸関係の遺伝子群が関与していることが示唆された。そこで、再生繁殖芽をアブシシン酸で処理したところ、成長を阻害することができた。以上の結果は、アブシシン酸が再生繁殖芽を休眠状態にしており、茎生葉が脱離して水分がある状況におかれるとアブシシン酸レベルが減少することで休眠が打破させることを示唆している。また、茎生葉が花茎から脱離しないかぎり、水で処理しても成長が再開することはないため、傷（脱離）が成長を誘導していると考えらえる。実際遺伝子発現解析から、脱理後に傷応答関係の遺伝子群の発現が上昇していることがわかった。(2) 植物における再生繁殖芽の存在の普遍性の調査：イギリスとの共同研究により、再生繁殖芽が他の植物に存在するかを調べるため、幅広くアブラナ科植物を調査した。しかしながら、再生繁殖芽に相当する器官はRorippa aquatica以外では観察されなかった。　現在、さらに探索しているところであるが、以上の結果は、再生繁殖芽が珍しいものであることを示唆しており興味深い。

这项研究正在进行中，目的是阐明新型器官“再生繁殖芽”的发展机制，该机构与营养生殖有关，在两栖动物的两栖植物，Rorippa Aquatica和进化背景的分子基础中发现。在2022年，进行了以下两项研究。（1）“了解再生增生芽中休眠的机制”：当去除再生增殖芽的叶子并在水中的环境中，休眠分解并迅速恢复生长时。为了阐明这种休眠分解的机制，随着时间的推移进行了转录组分析。吸收后，随着时间的流逝，在没有水的情况下，在没有水的情况下进行了基因表达，并且在没有水的情况下（没有破裂），这表明涉及与脱落酸相关的基因组。因此，当用脱落酸治疗再生育种芽时，它们能够抑制生长。以上结果表明，脱落酸会保持再生的增殖芽休眠状态，并且当茎叶去除并且水叶处于脱落酸水平降低的情况下，导致休眠分解。此外，除非茎的叶子不脱离花茎，否则即使用水处理，生长也不会恢复，因此可以假定伤口（解吸）正在诱导生长。实际上，基因表达分析表明，下降后与伤口反应相关基因组的表达增加。（2）研究植物中再生增殖芽的普遍性：与英国的合作研究了多种十字花科植物，以确定其他植物中是否存在再生增生芽。但是，除了Rorippa Aquatica外，未观察到与再生增生芽相对应的器官。我们目前正在进一步探索，上述结果表明，再生育种芽很少见，并且很感兴趣。