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

禾本科物种中小RNA细胞间运输驱动的减数分裂染色体的表观基因组学

• 批准号: 21H04729
• 负责人: 野々村 賢一
• 金额: $ 26.62万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04729/
• 关键词: 減数分裂; 植物; 生殖; エピゲノム; 細胞壁リプログラミング; イネ; 小分子RNA; エピジェネティクス; 細胞壁; カロース; 葯

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。

The aim of this study is to analyze the meiotic regulatory mechanisms of non-autonomous cells, such as the central and intercellular factors involved in meiosis specific production of small RNA molecules. In 2021, the following three achievements were achieved. <1. Analysis of AGO4 binding to small RNA and confirmation of AGO4 binding to small RNA and 24nt siRNA binding to AGO4. 4. Analysis of the effects of meiotic chromosome DNA on male meiotic cells (PMCs) and AGO4. Now, write down 2 kinds of information analysis. <2. The cell wall is divided into four layers, including the somatic cell layer and the somatic cell layer. The cell wall components of somatic cells (TCs) connected to PMCs during meiotic transition, and their biological functions remain unclear. The gene synthesis of GSL5 is responsible for most of the gene synthesis before and after meiosis. GSL5-dependent drug accumulation, meiosis initiation, and necessary cleavage <3. Analysis of drug delivery pathway between cells, protoplast communication pathway, extracellular vesicle pathway These results suggest that meiosis specific 24nt miRNAs and PMCs may be involved in the genetic transformation of these miRNAs. In 2021, the production of drugs through electronic micro-mirror inspection, the establishment of technology

项目成果

イネ葯室へのカロース高蓄積は減数分裂開始時期の制御に必須である

水稻花药室中胼胝质的大量积累对于控制减数分裂开始的时间至关重要。

• 发表时间: 2021
• 作者: ソマシェカーハーシャ;三村真生;津田勝利;野々村賢一
• 通讯作者: 野々村賢一

正常な雄性減数分裂進行に必要なイネ葯室細胞間隙へのカロース多糖の高蓄積

正常雄性减数分裂进程所需的水稻花药室细胞间隙中胼胝质多糖的大量积累

• 发表时间: 2021
• 作者: ソマシェカーハーシャ;三村真生;津田勝利;野々村賢一
• 通讯作者: 野々村賢一

植物細胞遺伝研究室ホームページ

植物细胞遗传学实验室主页

Hamburg University(ドイツ)

汉堡大学（德国）

Understanding the importance of cell-cell communication for plant meiosis using rice (Oryza sativa) as model organism

使用水稻（Oryza sativa）作为模型生物了解细胞间通讯对于植物减数分裂的重要性

• 发表时间: 2021
• 作者: Harsha Somashekar;Manaki Mimura;Tsuda Katsutoshi;Ken-Ichi Nonomura
• 通讯作者: Ken-Ichi Nonomura