Epigenomics of meiotic chromosomes driven by cell-cell transport of small RNAs in Poaceae species

イネの葯で減数分裂特異的に発現する小分子RNAを中心とした細胞間シグナル因子による、細胞非自律的な減数分裂染色体のエピゲノム制御機構の解析を目的とする。2021年度は主に以下の3つの成果を得た。＜1. 小分子RNAと結合するイネAGO4の解析＞　イネAGO4特異的抗体を用いて、AGO4に結合する小分子RNAを網羅的に解読し、減数分裂特異的小分子RNAである24nt phasiRNAのAGO4結合を確認した。また、ゲノム編集技術で作成したago4変異体を利用し、雄性減数分裂細胞（PMCs）を顕微鏡下で分取し、AGO4が減数分裂染色体のDNAメチル化に与える影響を網羅的に解析した。現在、上記2種類のデータについて情報解析を行なっている。＜2. 細胞壁リプログラミング関連遺伝子の機能解析＞　減数分裂前後のイネ葯は、PMCsを4層の体細胞層が包み込む構造をとる。減数分裂への移行を境に、PMCsおよびPMCsに接する体細胞層（タペート細胞（TCs））の細胞壁成分は、セルロースからカロースへと変化するが、その生物機能は未解明だった。ゲノム編集技術により、この時期のイネ葯で高発現するカロース合成酵素GSL5の変異体を作成して解析し、GSL5はイネ葯における減数分裂前後のカロース合成の大半を担うことを示した。また、GSL5依存的な葯へのカロース蓄積が、減数分裂の開始と進行における必須の役割を明らかにした。＜3. 葯室のシン／アポプラスト輸送経路のイメージング解析＞　植物細胞の細胞間シグナル経路は、原形質連絡を介したシンプラスト経路と、細胞外小胞などを介したアポプラスト経路に大別される。これまでの研究から、減数分裂特異的24nt phasiRNAのPMCs-TCs間シグナル伝達の可能性が示唆されている。2021年度は、イネ葯で透過電子顕微鏡観察を行うための技術を確立することができた。

イネの葯で減数分裂特異的に発現する小分子RNAを中心とした細胞間シグナル因子による、細胞非自律的な減数分裂染色体のエピゲノム制御機構の解析を目的とする。2021年度は主に以下の3つの成果を得た。＜1. 小分子RNAと結合するイネAGO4の解析＞　イネAGO4特異的抗体を用いて、AGO4に結合する小分子RNAを網羅的に解読し、減数分裂特異的小分子RNAである24nt phasiRNAのAGO4結合を確認した。また、ゲノム編集技術で作成したago4変異体を利用し、雄性減数分裂細胞（PMCs）を顕微鏡下で分取し、AGO4が減数分裂染色体のDNAメチル化に与える影響を網羅的に解析した。現在、上記2種類のデータについて情報解析を行なっている。＜2. 細胞壁リプログラミング関連遺伝子の機能解析＞　減数分裂前後のイネ葯は、PMCsを4層の体細胞層が包み込む構造をとる。減数分裂への移行を境に、PMCsおよびPMCsに接する体細胞層（タペート細胞（TCs））の細胞壁成分は、セルロースからカロースへと変化するが、その生物機能は未解明だった。ゲノム編集技術により、この時期のイネ葯で高発現するカロース合成酵素GSL5の変異体を作成して解析し、GSL5はイネ葯における減数分裂前後のカロース合成の大半を担うことを示した。また、GSL5依存的な葯へのカロース蓄積が、減数分裂の開始と進行における必須の役割を明らかにした。＜3. 葯室のシン／アポプラスト輸送経路のイメージング解析＞　植物細胞の細胞間シグナル経路は、原形質連絡を介したシンプラスト経路と、細胞外小胞などを介したアポプラスト経路に大別される。これまでの研究から、減数分裂特異的24nt phasiRNAのPMCs-TCs間シグナル伝達の可能性が示唆されている。2021年度は、イネ葯で透過電子顕微鏡観察を行うための技術を確立することができた。