Evolutionary processes of roots from subterranean stems in lycophytes

石松植物地下茎根的进化过程

• 批准号: 21H02553
• 负责人: 山田 敏弘
• 金额: $ 9.32万
• 依托单位: Hokkaido University (2023)Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
• 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-21H02553/
• 关键词: 根の起源; 小葉類; ヒカゲノカズラ; デボン紀; シルル紀; 根冠; 根; 根圏

本研究では、小葉類の根が「根冠を付ける地下茎である」ことを実証するため、まず化石小葉類の地下茎と現生ヒカゲノカズラの根に見られる発生学的特徴が共通するかを検討することにした。デボン紀の化石小葉類であるドレパノフィクス類は、地上茎の分枝点付近に地下茎を付ける性質がある。そこで本研究では、連続切片の３D再構築を行うことにより、ヒカゲノカズラの根が茎の分枝点付近に発生するのかを検討した。その結果、ヒカゲノカズラにおいても化石小葉類と同様に茎の分枝点付近に根が形成されることが明らかとなった。次にオーキシンが根冠形成を抑制するのかを検証するため、オーキシン輸送阻害剤であるN-1-na phthylphthalamic acid (NPA) をヒカゲノカズラの根に投与する実験を行った。ヒカゲノカズラの根端分裂組織には中心始原細胞群（CIZ）があり、CIZでは周囲の細胞に比べ分裂頻度が低い。NPAを投与すると、CIZが消失し、細胞の成熟が促進された。また、根冠と根本体との境界が不明瞭になった。このことは、オーキシン応答を低く保つことが、根の無限成長性の獲得に関与することを示唆する。また、根冠の獲得は根の無限成長性の獲得と関連する可能性も示唆された。本研究では、化石小葉類の地下茎が根圏のような地下生態系を形成した可能性を検証するため、ベトナム北部において化石小葉類を含む堆積物の観察を行った。また、化石小葉類の地下器官の周囲に見られる化学化石を解析するため、地下器官を含む堆積物を採集した。一方、これらの化石を含む堆積物の年代を詳細に決定するため、貝形虫や胞子などの微化石の解析を併せて行った。その結果、これらの化石が後期シルル紀のものであることが確実となった。

在这项研究中，为了证明小叶植物的根是“附有根冠的地下茎”，我们首先检查在化石小叶植物的地下茎中观察到的胚胎学特征是否与根部一致。我认为现代石松很常见。 Drepanophychus 是泥盆纪时期的一种小叶物种化石，具有将地下茎附着在地上茎的分支点附近的特性。因此，在本研究中，我们通过对连续切片进行3D重建来调查石松的根是否出现在茎的分枝点附近。结果表明，石松属的茎的分枝点附近以及小叶化石中都形成了根。接下来，为了验证生长素是否抑制根冠形成，我们进行了一项实验，其中将生长素转运抑制剂 N-1-na 邻苯二甲酸 (NPA) 施用到石松的根部。石松的根分生组织有一个中央原始细胞群（CIZ），其分裂频率低于周围细胞。 NPA 的施用消除了 CIZ 并促进了细胞成熟。此外，根冠和根体之间的边界变得不清晰。这表明保持低生长素反应涉及获得无限的根生长。也有人提出，获得根冠可能与获得无限的根生长有关。在这项研究中，我们在越南北部观察了含有微植物化石的沉积物，以验证微植物化石的根茎形成类似于根际的地下生态系统的可能性。此外，为了分析小叶化石地下器官周围发现的化学化石，我们收集了含有地下器官的沉积物。同时，为了详细确定含有这些化石的沉积物的年龄，我们还分析了介形类和孢子等微化石。结果证实这些化石的年代为志留纪晚期。

项目成果

レスター大学(英国)

莱斯特大学（英国）

根の形成位置から考える小葉類の根と根形成器官の進化

基于根形成位置的小叶植物根和根形成器官的进化

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤雄氣;藤浪理恵子;山田敏弘
• 通讯作者: 山田敏弘

ゲント大学(ベルギー)

根特大学（比利时）

ベトナム地質科学鉱産資源研究所/ベトナム国立科学博物館(ベトナム)

越南地球科学与矿产资源研究所/越南国家科学博物馆（越南）

初期植物の微化石群集から解明する北部ベトナムSi Ka層の地質年代と古環境

早期植物微化石组合揭示越南北部锡卡组的地质时代和古环境

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukuda Masaya;Ujiie Rinako;Inoue Takato;Chen Qin;Cao Chengquan;Ding Li;Mori Naoki;Mori Akira;Julien Legrand，山田敏弘，小松俊文，Mark Williams，Tom Harvey，Tim De Backer，Thijs R.A. Vandenbroucke，Phong Duc Nguyen，Hung Dinh Doan，Hung Ba Nguyen
• 通讯作者: Julien Legrand，山田敏弘，小松俊文，Mark Williams，Tom Harvey，Tim De Backer，Thijs R.A. Vandenbroucke，Phong Duc Nguyen，Hung Dinh Doan，Hung Ba Nguyen