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被子植物において葉の獲得を可能にした分子基盤の解明

阐明被子植物获得叶子的分子基础

基本信息

批准号：
20KK0340
负责人：
中山北斗
金额：
$ 8.07万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021 至 2023
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基研究を、渡航先のUniversity of California, Davisでさらに発展させるものである。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。以上の解析は、University of California, Davis のNeelima Sinha教授との議論のもと進められた。

This research project will be developed at the University of California, Davis, a pioneer in the world's research on the molecular mechanisms that make it possible to obtain leaves from land plants. The author of this paper proposes a comprehensive approach to the molecular mechanism, genetic analysis, selection of multiple plant groups, molecular biology, and further understanding of this topic. The analysis and comparison of RNA-seq patterns in leaf primordia of existing angiosperms at the most basal position on the phylogenetic tree, and in leaf formation of Amborella trichopoda and Arabidopsis thaliana show that there are two kinds of leaf primordia, and two kinds of leaf primordia that are related to the basic part of the system. In the year 2022, the growth of plants on the ground will be discussed. Specific Phylographic analysis and estimation of the time of leaf development This is the first time a plant has ever grown in the world, and the first time a plant has grown in the world. The evolution process of the plant, plant, leaflet, naked plant, lateral leaf organ and leaf organ is analyzed. Professor Neelima Sinha of the University of California, Davis and his comments on the above issues were discussed.