Mechanisms and evolution of stem-cell-promoting CLE signaling in land plants

陆地植物中干细胞促进CLE信号传导的机制和进化

• 批准号: 22H02676
• 负责人: 平川 有宇樹
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Gakushuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02676/
• 关键词: 分裂組織; CLEペプチド; ゼニゴケ; イチョウ; 陸上植物; 進化発生

ゼニゴケのMpCLE2ペプチドシグナルの標的遺伝子候補として得られたMpJIN遺伝子について、デキサメタゾン(DEX)誘導株の表現型を観察した。無性芽をDEX含有培地で育成して透明化と3Dイメージングを行った結果、分裂組織中の幹細胞領域で組織表層に平行な面の細胞分裂（並層分裂）が見られた。DEX含有培地から非含有培地に移して育成を続けた場合には、分裂組織からの成長が停止した一方で、葉状体のローブに異所的な分裂組織様構造が形成された。したがって、MpJINの過剰発現は幹細胞維持を阻害することが示唆された。蛍光タンパク質マーカーを用いてMpJINのプロモーター活性を解析した結果、幹細胞領域内で不均一なパターンを示すことが明らかとなった。幹細胞領域の中央部に位置する細胞では発現が検出されない一方で幹細胞領域の周縁部では発現が高まっていた。分裂組織が拡大するMpCLE2過剰発現体の背景では、MpJINプロモーター活性の低い細胞と高い細胞が交互に並ぶようなパターンを示し、幹細胞領域内の細胞群に遺伝子発現レベルでの違いがあることが示唆された。遺伝子機能解析の結果とあわせ、MpJINは幹細胞運命の決定因子の１つである可能性が考えられる。生殖器托形成を指標としたMpCLE2サプレッサースクリーニング系について、MpCLV1など既知のシグナル伝達経路の遺伝子についてのゲノム編集を行った。その結果、ゲノム編集株ではMpCLE2機能獲得型変異体の生殖器托形成が回復した。裸子植物におけるCLEの解析のため、イチョウの実生における遺伝子発現を調べた。発芽後の植物体から頂端部を切り出してRNA抽出を行った。RNA量には実験区ごとのばらつきがやや大きかったものの、JINホモログ遺伝子群の発現を検出することができた。

观察到为Oxalis Moss的MPCLE2肽信号获得的MPJIN基因的MPJIN基因观察到地塞米松（DEX）衍生物菌株的表型。无性芽在含Dex的培养基中生长以使其清晰，3D成像显示分生组织中的干细胞区域的细胞分裂（平行分裂），该分生组织与组织表面平行。当生长从含Dex的培养基继续到非含有培养基时，分生组织的生长停止了，而异位分生组织样结构在丘疹的叶片中形成。因此，有人提出MPJIN的过表达抑制了干细胞的维持。使用荧光蛋白标记物分析MPJIN的启动子活性，并发现在干细胞区域内显示出异质模式。虽然在干细胞区域中央部分的细胞中未检测到表达，但在干细胞区域的周围增加了表达。在扩展分生组织的MPCLE2过表达的背景中，该模式表明具有低MPJIN启动子活性的细胞是交替的，这表明干细胞区域内细胞组的基因表达水平差异。结合基因功能分析的结果，MPJIN可能是干细胞命运的决定因素之一。 MPCLE2抑制筛选系统使用生殖粪便的形成作为指标，对已知信号通路（例如MPCLV1）的基因进行了基因组编辑。结果，基因组编辑的菌株恢复了MPCLE2功能获得突变体的形成。为了分析裸子植物中的CLE，研究了银杏幼苗中的基因表达。从发芽厂切出顶部部分，然后提取RNA。尽管RNA量从一个实验部分到另一个实验部分略有不同，但JIN同源基因组的表达是可能的。

项目成果

ゼニゴケ幹細胞領域におけるNACファミリー遺伝子JINGASAの機能解析

NAC家族基因JINGASA在苔干细胞区域的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 剛;清末 知宏;平川 有宇樹
• 通讯作者: 平川 有宇樹

陸上植物における CLE ペプチドファミリーの拡大と分裂組織構造の進化

陆地植物 CLE 肽家族的扩展和分生组织结构的进化

• 发表时间: 2022
• 作者: Herrera Marcela;Ravasi Timothy;Laudet Vincent;平川 有宇樹
• 通讯作者: 平川 有宇樹

ゼニゴケの幹細胞動態調節における転写因子JINGASAの役割

转录因子JINGASA在调节地钱干细胞动力学中的作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 高橋 剛;清末 知宏;平川 有宇樹
• 通讯作者: 平川 有宇樹

Analysis of stem cell-promoting CLE peptide signaling in the liverwort Marchantia polymorpha

地钱中促进干细胞 CLE 肽信号传导的分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Roux Natacha;Miura Saori;Dussene M?lanie;Tara Yuki;Lee Fiona;de Bernard Simon;Reynaud Mathieu;Salis Pauline;Barua Agneesh;Boulahtouf Abdelhay;Balaguer Patrick;Gauthier Karine;Lecchini David;Gibert Yann;Besseau Laurence;Laudet Vincent;Yuki Hirakawa
• 通讯作者: Yuki Hirakawa

Evolution of meristem zonation by CLE gene duplication in land plants

• DOI: 10.1038/s41477-022-01199-7
• 发表时间: 2022-07-19
• 期刊: NATURE PLANTS
• 影响因子: 18
• 作者: Hirakawa, Yuki