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。

本研究将利用苔藓植物Physcomitrella fasciatus，阐明连接转录因子和微管控制因子的细胞分裂轴控制机制，并通过与拟南芥的比较，阐明细胞分裂轴控制机制，作为发展的宏伟计划。和陆地植物的进化，目的是估计其进化。具体来说，为了阐明陆地植物的细胞分裂轴控制机制并估计其进化过程，我们研究了连接立碗藓（Physcomitrella）GRAS转录因子和微管相关因子的分子，这些因子对于从顶端分裂到平行分裂的转变至关重要我们旨在通过 GRAS 转录因子靶点分析来阐明其机制。在此研究期间，我们开发了一种 RNA-seq 方法，使用少量 RNA 来搜索 GRAS 转录因子靶标。结果，获得了多个候选基因，并且我们创建了用于苔藓立碗藓（Physcomitrella）中蛋白质定位分析的构建体。此外，为了进行高效的遗传分析，我们利用CRISPR/Cas9系统对苔藓植物立碗藓（Physcomitrella）中的基因破坏方法进行了改进，对大量基因实现了超过传统同源重组方法的效率。此外，我们开发了一种使用共聚焦显微镜的延时观察系统来分析体外胚胎中的细胞分裂模式和微管方向的变化，并成功地观察了平行分裂过程中的细胞动态和微管动态。由于植物激素生长素可能参与控制细胞分裂轴，我们将创建一个适合于立碗藓中生长素检测的报告系统，并开发一个可以对生长素相关因子进行表达和定位分析的转化系。