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Morphological study of extant lycophytes to elucidate evolution of branching system in vascular plants

现存石松植物的形态学研究，以阐明维管植物分枝系统的进化

基本信息

批准号：
21K06316
负责人：
藤浪理恵子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University of Education
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-21K06316/
关键词：
根茎頂端分裂組織維管束植物分枝形態進化

项目摘要

植物の分枝の起源は古く、初期の維管束植物がまだ根、茎、葉をもたない時代にすでに、軸が単純に二又状に枝分かれしていた。分枝は植物がもつ最も基本的な体制であるが、祖先的な分枝が１本の軸からどのように生じたのかは不明である。分枝出現後、根、茎、葉が進化して多様な維管束植物が進化したことから、植物の形態進化に分枝は重要な形質である。初期の分枝の仕組みを解明するために、鍵を握るのがシダ植物小葉類である。現生の維管束植物のうち、原始的な二又分枝をもつのは小葉類で、初期の維管束植物の姿を残している。本研究はシダ植物小葉類の根と茎の分枝形成の制御機構を解明すること目的とし、分枝形成に重要な役割を担うと多くの知見がある植物ホルモンのオーキシンを用いた解析を行い、根と茎のオーキシン応答やその局在について発生解剖学的手法と分子遺伝学的手法から解析する。本年度は、ヒカゲノカズラと同じヒカゲノカズラ科に属し、根頂端分裂組織の構造が異なるトウゲシバを用い、合成オーキシン（NAA）、オーキシン輸送阻害剤（NPA）を各々0.2－100 μMの濃度で、根端と茎頂部分に局所的に塗布し、投与による成長と頂端分裂組織（RAM）の細胞分裂動態を解析した。その結果、NAA投与個体では根の伸長がみられ、NPA投与個体では根の伸長阻害がみられた。さらにEdU蛍光染色法を用いてRAMの細胞分裂動態を解析した結果、NPA投与後１日目からRAM全体の細胞分裂頻度が低下することが明らかとなった。したがって、トウゲシバはヒカゲノカズラと同様に、根頂端部へのオーキシン輸送が阻害されることにより、RAM全体の細胞分裂が抑制されると考えられる。RAM構造の維持にもオーキシンが関与することが示唆された。今後、小葉類の根の成長におけるオーキシンの影響をさらに解析する予定である。

The origin of plant branches is ancient and early vascular plants, which are divided into roots, stems and leaves. Branching plant is the most basic system, ancestral branch is the first axis, the birth is unknown After branching appears, roots, stems and leaves evolve, and vascular plants evolve. Branching is important in shape and quality. At the beginning of the branch, the plant leaves were separated from each other. Living vascular plants, primitive vascular plants and branches, and early vascular plants. This study aims to clarify the mechanisms controlling the formation of roots and stems of small leaves in plants, and to explore the anatomical and molecular genetic approaches to their development. This year, we analyzed the cell division dynamics of growing apical mitotic tissue (RAM) at concentrations of 0.2-100 μM, NAA and NPA, respectively. The results of NAA and individual root elongation are different, and NPA and individual root elongation resistance are different. The results of the analysis of cell division dynamics in RAM by EdU staining showed that the frequency of cell division in RAM decreased one day after NPA administration. The cell division of the RAM is inhibited by the inhibition of cell division in the root tip. RAM structure is maintained in the same way as the RAM structure. In the future, the root growth of small leaves will be analyzed in detail.