陸上植物において側生葉状器官の獲得を可能にした根幹原理の探索と解析

陆地植物侧生叶状器官获得的基本原理的探索与分析

基本信息

批准号：
20K06682
负责人：
中山北斗
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画は、陸上植物において葉の獲得を可能にした分子機構を世界に先駆けて明らかにしようとするものである。応募者は、これまでその詳細が全くの謎であった葉の獲得を可能にした分子機構を、進化学的観点から複数の植物群を選択し、分子生物学的手法、インフォマティクスなどを駆使して、この課題の理解を進める計画である。これまでの解析で、現存する被子植物の系統樹上で最基部に位置し、単葉を形成するアンボレラ(Amborella trichopoda)とシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)の葉原基からのRNA-seqデータをを比較し、これら2種の葉原基の遺伝子発現プロファイルは、系統的に離れた2種であっても、その基本的な部分に関しては類似していることが示唆された。そこで2022年度は、その発生プログラムが陸上植物の系統樹上でどこまで遡ることができるかを検討した。具体的には、Phylostratigraphic analysisという方法で、葉の発生に関わる遺伝子群の獲得時期を推定した。これにより、アンボレラやシロイヌナズナが含まれる被子植物の葉の発生に関わる遺伝子群は、陸上植物の基部系統の時点でその多くが獲得されていることが示唆された。また、被子植物以外にも、コケ植物や、小葉類、裸子植物などに見られる側生葉状器官についても同様の解析を行ない、それぞれの系統における葉の獲得とその進化過程についても新たな知見を得るべく解析を進めた。

该研究项目旨在成为世界上第一个阐明能够在土地植物中获取叶子的分子机制。申请人计划从进化的角度选择多个植物群体，这以前是细节的完全谜，并使用分子生物学和信息学来提高对这个问题的理解。先前的分析比较了来自Amborella trichopoda和Arabidopsis thaliana的RNA-Seq数据，这些数据位于现有被子植物的系统发育树的基底部分，即使这两个叶子的基因表达曲线在基本部件的术语中相似，即使这两个物种是系统分离的。因此，在2022年，我们考虑了发展计划可以追溯到陆地植物的系统发育树。具体而言，使用称为系统地层学分析的方法估算参与叶片发育的基因组的获取时间。这表明，在土地植物的基础谱系中获得了许多参与被子植物叶子发展的基因。除被子植物外，还针对在苔藓植物，传单，裸子植物等中发现的外侧叶机器人等进行了类似的分析，并进行了分析，以获取有关每个谱系中叶子及其进化过程获取的新知识。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

現生被子植物の最基部で分岐した系統であるAmborella trichopodaを用いたトランスクリプトーム解析

使用现代被子植物最基本的分支谱系 Amborella trichopoda 进行转录组分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
中山北斗;塚谷裕一
通讯作者：
塚谷裕一

被子植物の葉の獲得とその形態の多様化に関する進化発生生物学研究

被子植物叶片获取和形态多样化的进化和发育生物学研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田真弓;中山北斗
通讯作者：
中山北斗

Leaf shape is a predictor of fruit quality and cultivar performance in tomato

叶子形状是番茄果实品质和品种性能的预测因子

DOI：
10.1111/nph.16403
发表时间：
2020
期刊：
New Phytologist
影响因子：
9.4
作者：
Rowland Steven D.;Zumstein Kristina;Nakayama Hokuto;Cheng Zizhang;Flores Amber M.;Chitwood Daniel H.;Maloof Julin N.;Sinha Neelima R.
通讯作者：
Sinha Neelima R.

現生被子植物の系統樹上で最基部に位置するAmborella trichopodaを用いた葉の獲得に関わる進化発生学的研究

使用位于现代被子植物系统发育树基础的毛足安博氏菌 (Amborella trichopoda) 进行叶子获取的进化和胚胎学研究。