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C4型細胞パターン形成を制御する分子メカニズムの解明

阐明控制C4细胞模式形成的分子机制

基本信息

批准号：
21K05520
负责人：
宗景ゆり
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05520/
关键词：
細胞パターン形成 C4植物 C4型光合成進化

项目摘要

本研究では、C4型細胞パターン形成の分子メカニズムを解明することを目的とする。シロイヌナズナSCARECROW(SCR)を欠損するscr-3変異株の表現型を相補することが明らかになったC4種Flaveria bidentis FbSCR1の発現を維管束鞘細胞分化マーカーとしてGUS活性で可視化できる、pFbSCR1::GUS株を使用し、葉の発達初期におけるFbSCR1の発現パターンを解析した。FbSCR1の発現は、プロカンビウム細胞が維管束へ分化し視覚的に観察されるより早い時期に維管束鞘細胞で観察され、葉の伸長に伴い頂端部から基部へ向かってFbSCR1発現が網状に広がって見られた。この結果からC4種Flaveria bidentisでは、細胞分裂が盛んな領域で維管束が高密度に形成されていることが明らかになった。シロイヌナズナSHORTROOT(SHR)と相同性が高いFbSHRsのうち、pFbSHR2::GUSは維管束で発現が観察された。DOF型転写因子をコードするFbDOF1A遺伝子のpFbDOF1A::GUS発現は葉の発達段階でpFbSHR2::GUSの発現より早く見られ、維管束形成に先駆けて発現していることが明らかとなった。pFbDOF1A::GUS発現は人工オーキシン添加により発現誘導されており、オーキシンシグナル下流で発現が制御されていることが示唆された。これらの結果を植物生理学会で報告した。また、Flaveria属のC3種、C3-C4中間種、C4様種、C4種における組織形態、光合成活性、電子伝達活性、細胞特異的なタンパク質発現比較解析から想定されるC4進化について解説した総説を国際誌に投稿し受理された(Munekage & Taniguchi, 2022)。

The purpose of this study is to elucidate the molecular mechanisms underlying the formation of C4-type cells. Expression of FbSCR1 in vascular bundle sheath cell differentiation, visualization of GUS activity, analysis of FbSCR1:: expression in early stage of leaf development, and analysis of FbSCR1 in early stage of leaf development. FbSCR1 develops from vascular bundle sheath cells to vascular bundle sheath cells in the early stages of vascular bundle differentiation, and from vascular bundle sheath cells to vascular bundle sheath cells in the middle stages of vascular bundle differentiation. As a result, C4 species of Flaveria bidentis were formed in high density of vascular bundles during cell division. SHR2:: GUS is a vascular bundle. The pFbDOF1A::GUS gene of the FbDOF1A gene appears at the stage of development of the pFbSHR2::GUS gene. pFbDOF1A::GUS expression is induced by the addition of an artificial gene, and the expression is controlled by the addition of a gene. Report of the Plant Physiology Society C3 species, C3-C4 intermediate species, C4 species and C4 species of Flaveria genus were selected for comparative analysis of tissue morphology, photosynthetic activity, electron transfer activity and cell-specific molecular evolution (Munekage & Taniguchi, 2022).