一葉植物モノフィレアの特殊な発生を支える分子メカニズムの解明

阐明单叶植物 Monophyllea 独特发育的分子机制

基本信息

批准号：
19J14140
负责人：
木下綾華
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

標準的な種子植物は葉・茎・腋芽の繰り返し構造であるシュートを作り、その葉は有限成長型の器官である。一方で、本研究で扱ったモノフィレア属の植物（モノフィレア）は、2枚のうち1枚の子葉のみを無限成長させ、栄養成長期の間は他に葉や茎を作ることはない。本研究ではこの特異な発生様式を支える分子機構の解明を目指した。上記の課題を解決するため、植物の形態形成の中心である分裂組織に注目した。標準的な植物の場合、葉には有限の細胞分裂活性を持つ葉分裂組織(LM)、シュートの先端には器官形成能を無限に保ち続ける茎頂分裂組織(SAM)が存在する。モノフィレアにもこれらの分裂組織に対応する組織が存在することが知られている。しかし、モノフィレアのLMにあたる基部分裂組織(BM)の細胞分裂活性は無限に維持され、栄養成長期の間はSAMにあたる溝分裂組織(GM)は新しい器官を作らない、という特異な性質を持つ。ただし、生殖成長期に移行するとGMは生殖成長期のSAMと同様に花序を形成するようになる。昨年度にはGMがSAMの性質のみならずLMの性質も併せ持つことを示唆する結果が得られ、本年度はこの内容を査読付き論文誌に発表した(Kinoshita et al. 2020, Front Plant Sci)。これらの分裂組織の特異性の背景をより詳細に理解すべく、昨年度に引き続き、独自に確立したホールマウントin situハイブリダイゼーションの系による遺伝子発現解析を行ない、GMが栄養成長期に器官形成を行わない理由について興味深い新たな仮説を立てるに至った。また、2枚のうち1枚の子葉のみが無限成長するという発生様式の背景となる分子機構を明らかにするため、精緻な実験系を確立し、植物ホルモンとの関連性について意外性のある新たな知見を得ることができた。現在この内容について投稿論文を準備中である。

标准种子植物产生芽，芽是叶、茎和腋芽的重复结构，而叶是生长有限的器官。另一方面，本研究中处理的单叶属（Monophyllea）植物仅无限期地生长两个子叶中的一个，并且在营养生长阶段不产生任何其他叶或茎。在这项研究中，我们旨在阐明这种独特发育模式背后的分子机制。为了解决上述问题，我们将注意力集中在分生组织上，它是植物形态发生的中心。在标准植物中，叶分生组织（LM）具有有限的细胞分裂活性，茎尖具有茎尖分生组织（SAM），它无限期地保持形成器官的能力。已知单叶藻也具有与这些分生组织相对应的组织。然而，基底分生组织（BM）（即单叶藻的LM）的细胞分裂活性无限期地维持，而沟分生组织（GM）（即SAM）在营养生长阶段不会产生新的器官。然而，当进入生殖生长阶段时，GM开始形成与生殖生长阶段的SAM类似的花序。去年，我们获得的结果表明，GM 不仅具有 SAM 特性，还具有 LM 特性，今年我们将其发表在同行评审期刊上（Kinoshita 等人，2020，Front Plant Sci）。为了更详细地了解这些分生组织特异性背后的背景，我们从去年开始使用我们独立建立的整体原位杂交系统进行基因表达分析，我们提出了一个有趣的新假设：为什么情况并非如此。此外，为了阐明两个子叶中只有一个子叶无限生长的发育模式背后的分子机制，我们建立了一个复杂的实验系统，并发现了一个关于与植物激素关系的令人惊讶的新方法。很多知识。我们目前正在准备提交有关该主题的论文。