トレニアの表皮起源シュート再生系を用いた細胞リプログラミングと分裂組織構築の解析

使用蓝猪耳表皮源芽再生系统分析细胞重编程和分生组织构建

基本信息

批准号：
19J13924
负责人：
森中初音
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13924/
关键词：
リプログラミング脱分化 SAM構築

项目摘要

トレニア（Torenia fournieri）では、茎断片の培養により高い効率で表皮起源のシュート再生を誘導できる組織培養系が知られている。この培養系は高度に分化した表皮細胞のリプログラミングや明らかなカルス段階を経ないシュート再生など、これまでシュート再生の分子生物学的な研究に盛んに用いられてきたシロイヌナズナの組織培養系(2段階培養系)とは大きく異なる特徴を持つ。本研究ではこの組織培養系についてトランスクリプトーム解析と細胞学的解析を進め、この表皮起源シュート再生が、異なる仕組みによって制御されている3つの段階からなることを示した。まず、培養開始直後に遺伝子発現プロファイルが急速に変化し、複数の器官・組織の特徴をあわせもつ状態に変化する。この時期には、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系で培養初期に発現が上昇する遺伝子の多くで発現の上昇が見られた。これらの初期の変化はサイトカイニンを必要としない。その後、サイトカイニン依存的に核小体形成や細胞周期の転写活性化が起こり、さらにその後、SAM制御遺伝子が高発現し不定芽が形成される。本研究で特定された、シロイヌナズナの3つのカルス誘導系とトレニアのシュート再生系で共通して発現上昇を示す遺伝子遺伝子郡には培養系の違いを超えて普遍的に細胞リプログラミングを制御する因子が含まれている可能性がある。今後これらの因子について空間的発現パターン解析や、リプログラミングに伴う細胞の変化やシュート再生における機能解析を行うことで、広く細胞リプログラミングを制御する分子ネットワークを明らかにできると期待される。

在多尼尼亚（Torenia Fournieri）中，已知组织培养系统可以通过培养茎碎片来诱导表皮起源的芽再生。该培养系统与拟南芥组织培养系统（两阶段培养系统）具有非常不同的特征，该系统一直在分子生物学研究中积极地用于芽的再生，例如重新编程高度分化的表皮细胞和射击再生，而没有明显的愈伤组织阶段。在这项研究中，我们对该组织培养系统进行了转录组和细胞学分析，表明这种表皮起源芽的再生由三个阶段组成，该阶段由不同的机制控制。首先，基因表达谱在培养开始后立即迅速变化，从而结合了多个器官和组织的特征。在此期间，在培养的早期阶段在三种拟南芥诱导的培养系统的早期阶段观察到表达。这些早期变化不需要细胞分裂素。之后，核仁形成和细胞周期转录激活以细胞分裂素依赖性方式发生，随后由SAM调节的基因高度表达并形成无定形芽。在这项研究中确定的拟南芥和射击的三种诱导拟南芥和射击再生系统之间通常表现出升高的基因县，可能包含可以普遍控制细胞重编程的因素，超出了培养系统的差异。可以预期，通过分析这些因素的空间表达模式以及与重编程和芽再生有关的细胞变化的功能分析，可以阐明控制细胞重新编程的分子网络。