植物発生進化のグランドプランとしての細胞分裂軸制御機構の解明と進化

细胞分裂轴控制机制的阐明和进化作为植物发育和进化的宏伟计划

基本信息

批准号：
16H02520
负责人：
長谷部光泰
金额：
$ 28.2万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ヒメツリガネゴケを用いて転写因子と微小管制御因子をつなぐ細胞分裂軸制御機構の解明を行い、シロイヌナズナと比較することで、陸上植物発生進化のグランドプランとしての細胞分裂軸制御機構を解明し、その進化を推定することを目的とした。具体的には陸上植物における細胞分裂軸制御機構を明らかにし、その進化過程を推定するために、垂層分裂から並層分裂への転換に必須なヒメツリガネゴケGRAS転写因子と微小管関連因子を結ぶ分子機構をGRAS転写因子ターゲット解析から解明を目指した。本研究期間中にGRAS転写因子ターゲットを探索するための少量RNAを用いたRNA-seq法の開発を行った。その結果、複数の候補遺伝子が得られたのでヒメツリガネゴケにおけるタンパク質局在解析を行うためのコンストラクト作りを行った。また、効率的に遺伝子解析を行うためにヒメツリガネゴケにおけるCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子破壊法を改良し、多数の遺伝子に関して、従来の相同組換え法を超える効率が得られた。さらに、in vitro胚での細胞分裂様式、微小管配向変化を解析するための共焦点顕微鏡などを用いたタイムラプス観察系を整備し、並層分裂時の細胞動態、微小管動態の観察に成功した。そして、細胞分裂軸制御に植物ホルモンオーキシンが関連する可能性があることから、ヒメツリガネゴケにおけるオーキシン検出に適したレポーター系の作出、オーキシン関連因子の発現解析、局在解析ができるような形質転換ラインの作成を行った。

在这项研究中，我们使用裂解苔藓阐明了连接转录因子和微管调节剂的细胞分裂轴控制机制，并通过将其与拟南芥进行比较，我们旨在阐明细胞分裂轴控制机制，作为土地植物开发的基础计划，并估算其进化。具体而言，为了澄清陆生植物中细胞分裂轴调节的机制并估算其进化过程，我们旨在阐明将GRAS转录因子和与微管相关因子连接起来的分子机制，这对于通过GRAS转录因子靶标分析从等离子体分裂到平行分裂是至关重要的。在这项研究中，我们使用少量RNA开发了一种RNA-seq方法来搜索GRAS转录因子靶标。结果，获得了多个候选基因，并创建了构造以分析窦苔藓中的蛋白质定位。此外，改进了使用CRISPR/CAS9系统的基因破坏方法，以有效地进行遗传分析，从而实现了许多基因的常规同源重组方法的效率。此外，我们使用共聚焦显微镜开发了一个延时观察系统，以分析细胞分裂模式和微管方向的变化体外胚胎，并在平行分裂过程中成功观察到了细胞动力学和微管动力学。由于植物激素生长素可能与细胞分裂轴的控制有关，因此我们创建了一个转化线，该线路允许创建适合于鼻窦苔藓中生长素的记者系统，对生长素相关因素的表达和定位。