植物の多細胞化に重要な構造・原形質連絡の形成に関わる分子基盤の解明とその進化

阐明与胞间连丝形成相关的分子基础，胞间连丝是植物多细胞化的重要结构及其进化

基本信息

批准号：
21H02516
负责人：
藤田知道
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Hokkaido 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02516/
关键词：
原形質連絡ストレプト植物進化

项目摘要

植物では、細胞壁を貫き細胞間コミュニケーションに不可欠な構造として原形質連絡(PD)の存在が古くより知られている。しかしPDがどのように作られるのか、その分子基盤はいまでもわかっていない。本研究は、コケ植物の変異株で、PDがほぼ消失していたという申請者らの発見を端緒としている。本研究では変異株の責任遺伝子の機能とその標的因子の探索とともに解析を進め、PDを作るための分子基盤とその形成過程を明らかにする。またこの分子基盤が被子植物のシロイヌナズナや陸上植物の祖先群のシャジクモ藻で保存されているかどうかを調べ、シャジクモ藻から陸上植物を含むストレプト植物全体で、PD形成に関わる分子基盤の普遍性を検討する。このためにモデルコケ植物であるヒメツリガネゴケを用いて①から⑤までを進めることを計画した。①ULMとLMがPD形成に必要十分であるかの遺伝学的検証を行う。② PD形成におけるULM→LM経路の遺伝学的検証を行う。 ③ ULMとLMの細胞内局在および相互作用を調査する。④ LMの下流でPD形成に関わる因子Xの探索とその変異株を作成する。⑤ 小胞体およびPD可視化株を作成する。次にシロイヌナズナを用いて以下を研究も進めることを計画した。⑥シロイヌナズナでPD形成に関わると予想される変異株の収集および新たな変異株の作成を行う。変異株は致死性を回避するため、薬剤誘導型株を入手する。入手が困難な場合は自分たちで作成する。その結果、ULM, LMの関与とその経路の重要性についての理解を前進させることができた。またLMの複数の制御因子がPD形成に関わることを明らかにした。さらにストレスホルモンであるアブシジン酸が細胞間コミュニケーション制御に重要であることからPDの形成との関わりを調査したところ、アブシジン酸によりPD形成は抑制されることを新たに見出した。

在植物中，胞间连丝（PD）的存在长期以来被认为是一种穿透细胞壁的结构，对于细胞间通讯至关重要。然而，PD 产生的分子基础仍不清楚。这项研究始于申请人发现PD在苔藓植物突变株中几乎完全消除。本研究将探讨和分析突变株相关基因的功能及其靶因子，阐明产生PD的分子基础及其形成过程。我们还研究了这种分子基础在被子植物拟南芥和陆地植物的祖先群体——藻类中是否保守，并检验了从藻类到链霉菌（包括陆地植物）参与PD形成的分子基础的普遍性。为此，我们计划使用苔藓植物苔藓模型继续执行步骤 1 至 5。 ① 进行基因验证以确定ULM和LM对于PD形成是否是必要和充分的。 ②PD形成中ULM→LM通路的基因验证。 ③研究ULM和LM的细胞内定位和相互作用。 ④寻找LM下游参与PD形成的因子X，并创建其突变株。 ⑤ 创建内质网和PD可视化菌株。接下来，我们计划利用拟南芥进行以下研究。 ⑥ 收集预期参与PD形成的拟南芥突变体并创建新的突变体。为了避免突变菌株的致死性，获得了药物诱导的菌株。如果很难获得，就自己创建。因此，我们能够加深对 ULM 和 LM 的参与及其途径重要性的理解。我们还揭示了 LM 的多种调节因素参与 PD 的形成。此外，由于脱落酸（一种应激激素）对于控制细胞间通讯很重要，因此我们研究了它与PD形成的关系，并新发现脱落酸可以抑制PD形成。