コケ植物の仮根細胞における先端成長の分子機構とその進化的意義の解明

苔藓植物假根细胞尖端生长的分子机制及其进化意义的阐明

基本信息

批准号：
19K06709
负责人：
本瀬宏康
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞は極性を獲得して一定の方向に成長し、土壌への固着、水分・養分の吸収、光環境への応答、精細胞の輸送など、成長や生殖に不可欠な機能を果たしている。また、細胞の成長方向は、器官全体の形態形成を決定づける重要な要素となっている。細胞の成長方向は、細胞骨格の微小管により制御されるが、微小管がどのように調節され、どのような機能を果たしているのか、未だ不明な点が多い。そこで、ゼニゴケの仮根細胞をモデル系として、成長極性がどのように決定され、安定に維持されるのか解析した。仮根細胞は、葉状体の地面側の表皮細胞が分化して形成され、その1ヶ所に成長点が確立し、フィラメント状に伸長する。この過程は先端成長と呼ばれ、種子植物の花粉管、維管束植物の根毛細胞、コケ植物の原糸体などで見られる。しかし、どのように成長方向が決定され、維持されるのかについてはほとんど分かっていない。本年度は、仮根細胞の成長を観察する培養方法を確立し、この方法を用いて、仮根細胞の成長方向を制御するNIMA関連キナーゼ(MpNEK1)の変異体を解析した。その結果、仮根の一定方向への成長が土壌への進入に必要であることを明らかにし、論文としてまとめた（Mase et al. 2022）。また、植物固有のアルマジロリピートキネシン(MpARK1)が、微小管束の形成とオルガネラの輸送を介して、仮根伸長を駆動することを明らかにし、論文を投稿した（Kanda et al. 2022）。また、MpNEK1の発現誘導株を用いることで、MpNEK1が細胞伸長と細胞分裂の両方に関わることを明らかにし、論文を投稿した（Mase et al. 2023）。加えて、MpNEK1と相互作用するタンパク質、MpNEK1によりリン酸化される新規なタンパク質を明らかにした。加えて、MpNEK1の先端への局在に必要なドメインを特定した。

植物细胞获得极性并沿固定方向生长，并执行生长和繁殖的基本功能，例如锚定于土壤、吸收水分和养分、响应光环境以及运输精子细胞。此外，细胞生长的方向是决定整个器官形态发生的重要因素。细胞生长的方向是由细胞骨架中的微管控制的，但目前尚不清楚微管是如何调控的以及它们发挥什么功能。因此，我们使用地钱类根细胞作为模型系统来分析生长极性是如何确定和稳定维持的。假根细胞是由叶状体底侧的表皮细胞分化形成，在一个位置建立生长点，并伸长成丝状。这一过程称为尖端生长，在种子植物的花粉管、维管植物的根毛细胞和苔藓植物的原丝体中观察到。然而，人们对如何确定和维持生长方向知之甚少。今年，我们建立了观察假根细胞生长的培养方法，并利用该方法分析了控制假根细胞生长方向的NIMA相关激酶（MpNEK1）的突变体。结果表明，假根向特定方向生长是侵入土壤所必需的，这一点在一篇论文中进行了总结（Mase et al. 2022）。我们还提交了一篇论文，表明植物特异性的犰狳重复驱动蛋白 (MpARK1) 通过微管束的形成和细胞器的运输来驱动假根伸长 (Kanda et al. 2022)。此外，通过使用MpNEK1表达诱导菌株，我们发现MpNEK1参与细胞伸长和细胞分裂，并提交了一篇论文（Mase et al. 2023）。此外，我们还鉴定了一种与 MpNEK1 相互作用的蛋白质以及一种被 MpNEK1 磷酸化的新蛋白质。此外，我们还确定了 MpNEK1 定位到尖端所需的结构域。

项目成果

期刊论文数量（49）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Plant specific armadillo repeat kinesin directs organelle transport and microtubule convergence to promote tip growth

植物特异性犰狳重复驱动蛋白指导细胞器运输和微管汇聚以促进尖端生长

DOI：
10.1101/2022.07.08.499237
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
K;a Asaka;Otani Kento;Takahashi Taku;Motose Hiroyasu
通讯作者：
Motose Hiroyasu

Chemical synthesis and biological effect on xylem formation of xylemin and Its analogues

xylemin及其类似物的化学合成及其对木质部形成的生物效应

DOI：
10.1002/ejoc.202000322
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyoshi Takamura; Hiroyasu Motose; Taichi Otsu; Shiori Shinohara; Ryugo Kouno; Isao Kadota; Taku Takahashi
通讯作者：
Taku Takahashi

サーモスペルミン合成阻害剤 xylemin の類縁体の生理機能

热精胺合成抑制剂xylemin类似物的生理功能