イネ幼穂分化時の植物ホルモンシグナル伝達のイメージング系の確立と多収系統への展開

水稻穗分化及高产系发育过程中植物激素信号转导成像系统的建立

基本信息

批准号：
19J21998
负责人：
佐藤萌子
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Yokohama City University
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 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

イネの茎頂メリステムはフロリゲンHd3aの作用で栄養成長期から生殖成長期へと移行すると、花序メリステムへと転換し、穂の分枝となる一次枝梗メリステムや二次枝梗メリステムを形成する。このような側生メリステムの形成はサイトカイニンやオーキシンなどの植物ホルモンが重要である。例えば、サイトカイニン分解酵素の減少によるサイトカイニン量が増加は、穂の分枝数と種子数を増加させる。またオーキシン生合成に必要な酵素が欠損すると穂が小さくなることがイネで知られている。さらにフロリゲンHd3aの強発現は穂の分枝数を著しく減少させる。しかし、サイトカイニン情報伝達とオーキシン情報伝達、フロリゲンの栄養成長期から生殖成長期にかけての茎頂メリステムにおける時空間的な分布や関係性は明らかになっていない。本研究では、３者の分布と関係性を明らかにするために、サイトカイニン情報伝達とオーキシン情報伝達を同時に観察可能な系統を作出し、栄養成長期から生殖成長期にかけてのサイトカイニン情報伝達とオーキシン情報伝達の1細胞解像度での空間的な分布を明らかにすることができた。またフロリゲンHd3aにおいても、茎頂メリステムにおいて空間的な分布を明らかにしてきた。これらのイメージングの結果と、RNA-seq解析に加えて様々な分子遺伝学的な実験の結果から、穂の分枝形成時のサイトカイニンとフロリゲンの機能を統合する因子を明らかにした。

当水稻的茎顶生分生组织因佛罗里芬HD3A的作用而从营养生长阶段转移到生殖生长阶段时，它会转化为花序分生组织，形成了耳朵分支的原发性和次级steristems。植物激素（例如细胞分裂素和生长素）对于形成这种侧向分生组织很重要。例如，由于细胞分裂素降解酶的减少，细胞分裂素的量增加增加了耳朵的分支和种子的数量。在大米中也知道，如果生长素生物合成所需的酶不足，则耳朵变小。此外，Florigen HD3A的强烈表达显着减少了耳朵的分支数量。然而，从营养生长周期到细胞分裂素和生长素信号传导的生殖生长周期以及植物的茎顶分生分生组织之间的时空分布和关系，尚未显示出来。在这项研究中，为了阐明三方之间的分布和关系，我们创建了一条线，该线路允许同时观察细胞分裂素和生长素信息传播，并能够以一种从营养生长阶段到生长阶段从一个细胞分辨率的细胞分辨率下阐明细胞分裂素和生长素信息传输的空间分布。另外，在STEM Apex分生组织中已经揭示了Florigen HD3A的空间分布。这些成像结果以及除RNA-seq分析外，各种分子遗传实验的结果揭示了上皮分支过程中细胞分裂素和佛罗里治的功能的因素。