RNA可視化技術と接ぎ木デバイスを基盤とした植物の長距離移動性mRNAの動態解析

基于RNA可视化技术和嫁接装置的植物中长距离迁移mRNA动态分析

• 批准号: 17H06744
• 负责人: 筒井 大貴
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-08-25 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H06744/
• 关键词: 接木; マイクロデバイス; 植物; バイオテクノロジー; 接ぎ木; イメージング

全身の異なる組織・器官の間で情報のコミュニケーションを図ることは、個体としてのパフォーマンスを適正に発揮するために重要である。近年、植物において、RNAやタンパク質といった生体高分子が、全身性の情報伝達に働くことが明らかとなってきた。主たる伝達経路は全身に栄養を運ぶ組織である篩管と考えられ、mRNAは篩管中に多く見つかる。これまでに当グループを含む複数の研究者による異種間接ぎ木実験と次世代シーケンサーを用いた網羅的な解析によって、複数の植物種で移動性mRNAが同定されている。同じファミリー遺伝子をコードするmRNAが、複数の種において移動性mRNAとして検出されることから、その進化的保存性が指摘されており、それ故に移動性mRNAは未知の生物学的意義を持つことが期待される。しかし、移動性mRNAの追跡技術が不在であるため、長距離移動の時空間的動態が未解明であり、移動することの生物学的意義の理解は殆ど進んでいない。そこで本研究では、植物体内におけるmRNAの長距離移動を追跡する「RNA可視化技術」を構築し、その技術と「マイクロデバイス」を併用してライブイメージングを実現し、移動性mRNAの時空間的動態を明らかにすることで、長距離移動するmRNAの生物学的意義に迫ることを目的とした。本年度では、RNA可視化のためのSpinach2/DFHBI-1Tシステムにてイメージングを行う植物系統の選抜および観察条件の最適化を行い、イメージングに向けたシロイヌナズナ接ぎ木デバイスの改良を実施した。その結果、Spinach2/DFHBI-1Tシステムで強いシグナルを検知できる植物系統を確立することができた。また、高倍率での観察において、観察対象組織が対物レンズ近くに固定されるように改良した接ぎ木デバイスを作製することができた。

在整个身体的不同组织和器官之间进行信息的交流对于实现个人的适当性能很重要。近年来，已经揭示了RNA和蛋白质等生物聚合物在植物的全身信息传播中作用。主要的透射途径被认为是韧皮部管，一种在整个体内携带营养的组织，而在韧皮部管中mRNA丰富。迄今为止，通过多个研究人员（包括我们的小组和使用下一代测序的全面分析）在多个植物物种中鉴定出移动mRNA。由于编码相同家族基因的mRNA被检测到多种物种中的移动mRNA，因此已经指出了它们的进化保护，因此预计可移动的mRNA具有未知的生物学意义。但是，由于没有移动mRNA跟踪技术，长距离旅行的时空动力学尚不清楚，在理解迁移的生物学意义方面几乎没有进展。因此，这项研究旨在开发一种“ RNA可视化技术”，该技术跟踪植物中mRNA的长距离运动，并通过将该技术与微电位相结合，从而实现实时成像，从而揭示了移动mRNA的时空动力学，从而使长距离移动mRNA的生物学意义越来越接近。在今年，我们选择了使用菠菜2/DFHBI-1T系统成像的植物线，以进行RNA可视化和优化的观察条件，并改善了用于成像的拟南芥移植设备。结果，我们能够建立一个可以使用菠菜2/dfhbi-1t系统检测强信号的植物谱系。此外，在高放大倍率下观察时，可以制造一种嫁接装置，其中固定要观察的组织在物镜附近固定。

项目成果

シロイヌナズナ接ぎ木チップの開発

拟南芥嫁接芯片的研制

• 发表时间: 2019
• 作者: 石井麻有子;笹原信一朗;堀大介;石塚真美;齋藤博毅;岩崎寛;Kuroshima Satomi;平田晶子;橋本亮太;川勝弥一，筒井大貴，柳沢直樹，澤井優，池松朱夏，新田英之，東山哲也，野田口理孝
• 通讯作者: 川勝弥一，筒井大貴，柳沢直樹，澤井優，池松朱夏，新田英之，東山哲也，野田口理孝

Development of a micrografting device for studies of long-distance signaling

开发用于长距离信号传导研究的微移植装置

• 发表时间: 2017
• 作者: Hiroki Tsutsui;Naoki Yanagisawa;Yuu Sawai;Shuka Ikematsu;Hideyuki Arata;Tetsuya Higashiyama;Michitaka Notaguchi
• 通讯作者: Michitaka Notaguchi

篩管移行性mRNAのゲノムワイドな同定法の構築

韧皮部易位mRNA全基因组鉴定方法的构建

• 发表时间: 2017
• 作者: 筒井大貴;岡安浩次;澤井優;赤木剛士;鈴木孝征;野田口理孝
• 通讯作者: 野田口理孝

Adacemia Sinica(台湾)

中央研究院（台湾）

Universidad de Buenos Aires(アルゼンチン)

布宜诺斯艾利斯大学（阿根廷）