LMD-トランスクリプトーム解析に基づくイネ胚乳細胞の運命特定メカニズムの解明

基于LMD转录组分析阐明水稻胚乳细胞的命运规范机制

• 批准号: 19K05968
• 负责人: 服部 束穂
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05968/
• 关键词: 胚乳; 運命特定; 細胞分化; 非対称分裂; レーザーマイロダイセクション; RNA-seq; 並層分裂; イネ; アリューロン層; デンプン性胚乳; LMD

本研究は、イネ胚乳の内部を占めるデンプン性胚乳細胞（SE）と最外層に位置するアリューロン細胞（SE）という2種類の構成細胞が初期胚乳細胞より分化するメカニズムを中心に、胚乳発生の分子機構を明らかにすることを目的とする。胚乳の発生は受精中央細胞核の細胞質分裂を伴わない分裂を行い、生じた数千の核が細胞内周に1層に配置された多核細胞（シンシチウム）を形成した後、遊離核間に垂層細胞壁が形成されアルベオリという区画が出来る。アルベオリ層（1 層）は並層分裂により、外側に完全細胞層と内側にまたアルベオリ層を生じる。さらにアルベオリと外側細胞はそれぞれ並層分裂を繰り返す。この過程を細胞化という。この際、最外層における並層分裂では、内側に配置された細胞は、常にSEへの分化運命を辿るのに対し、外側細胞は、再び並層分裂により内側へSE運命を辿る細胞を作り出すとともに最終的にAL細胞に分化する。原理的には、最初の並層分裂は非対称分裂であるが、その実態は未知であった。前年度までに、アルベオリ層並層分裂後の 2 細胞層期後期には SE および AL 分化につながるAL/SE 運命特定が行われていることを LMD-RNAseq によりつきとめた。本年度は、さらに詳細な時空間的トランスクリプトーム解析を行い、表皮分化のマスターレギュレータ（Type IV HD-ZIP 遺伝子群）が シンシチウム期から発現しており、2 細胞層期後期に外側細胞に発現が限定されることを明らかにした。すなわち、シンシチウム期の核は表皮的性質の発現を開始しているものと推定された。さらに同じトランスクリプトームまた同解析により、AGPL2 など胚乳特異的デンプン合成系遺伝子の発現がシンシチウム期から 1 細胞層期にかけて顕著に上昇することが明らかになり、胚乳としての運命の歩みがアルベオリ（1 細胞層）期からすでに始まっていることを明らかにした。

は, this study イ ネ endosperm の accounted for internal を め る デ ン プ ン endosperm cells (SE) the outermost に と position す る ア リ ュ ー ロ ン cells (SE) と い う 2 kinds の component cells が early endosperm cells よ り differentiation す る メ カ ニ ズ ム を center に, endosperm 発 raw の molecular を Ming ら か に す る こ と を purpose と す る. Endosperm の 発 raw は fertilization central nuclei divide の cytoplasm を with わ な split line を い い and raw じ た thousands の nuclear が weeks に に 1 layer in the cell configuration さ れ た multinucleated cells (シ ン シ チ ウ ム) を form し た, free nuclear に after vertical layer cell wall が form さ れ ア ル ベ オ リ と い draw out が る う area. ア ル ベ オ リ layer (layer 1) は and split に よ り, lateral に cell layer completely と medial に ま た ア ル ベ オ リ layer を raw じ る. The lateral cells of さらにア ベ ベ リと リと それぞれ それぞれ and layer divide を and return to す. The process of を を cellularization と う う. こ の international, the outermost に お け る and layer division で は, medial に configuration さ れ は た cells, often に SE へ の differentiation luck を 辿 る の に し polices, the lateral cell は, び again and layer division に よ り medial へ SE luck を 辿 を る cells as り out す と と も に final に AL cells に す る. The principle of に に, the initial <s:1> parallel layer splitting に non-symmetric splitting であるが, and the actual state of そ に is unknown であった. Before the annual ま で に, ア ル ベ オ リ layer and layer divides の 2 cells of late stage に は SE お よ び AL differentiation に つ な が る AL/SE luck specific が わ れ て い る こ と を LMD - RNAseq に よ り つ き と め た. This year は, さ ら に specific な space ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム parsing を い, epidermal differentiation の マ ス タ ー レ ギ ュ レ ー タ (Type IV HD - ZIP heritage 伝 subgroup) が シ ン シ チ ウ ム period か ら 発 now し て お り, 2 cells layer of late stage に lateral に 発 が now qualified さ れ る こ と を Ming ら か に し た. The properties of the すなわち, シ, シチウム シチウム and シチウム of the <s:1> nuclear <s:1> epidermis are manifested を, を begins, <s:1> て る る る と と と と された are presumed to be された. さ ら に with じ ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム ま た analytical に with よ り, AGPL2 な ど endosperm specific デ ン プ ン GeChengXi posthumous son 伝 の 発 now が シ ン シ チ ウ ム period か ら phase 1 cell layer に か け て 顕 through に す る こ と が Ming ら か に な り, endosperm と し て の luck の step み が ア ル ベ オ リ (1 (Cellular layer) らすでに らすでに begins まって る る とを とを appears ら に に た た.

项目成果

イネ胚乳変異体の分子遺伝学的解析

水稻胚乳突变体的分子遗传分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 加藤大和;小林裕子;小林一成;北野英己;武田真;服部束穂
• 通讯作者: 服部束穂

イネ胚乳形成過程における細胞の分裂と分化に異常を示すabnormal cell division 1 (abc1) 突然変異体の解析

水稻胚乳形成过程中细胞分裂和分化异常的异常细胞分裂 1 (abc1) 突变体的分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 鈴木俊哉;伊澤康太郎;高藤良典;服部束穂;野坂実鈴;Kim Nhung Ta;佐藤（志水）佐江;佐藤豊
• 通讯作者: 佐藤豊

イネ胚乳発生過程における細胞運命特定機構について

水稻胚乳发育过程中的细胞命运规范机制

• 发表时间: 2020
• 作者: 鈴木俊哉;伊澤康太郎;高藤良典;服部束穂;野坂実鈴;Kim Nhung Ta;佐藤（志水）佐江;佐藤豊;高藤良典，Kim Nhung Ta，鈴木俊哉，佐藤（志水）佐江，高橋（野坂）実鈴，佐藤豊，木村若菜，大岩徹郎，武田真，服部束穂
• 通讯作者: 高藤良典，Kim Nhung Ta，鈴木俊哉，佐藤（志水）佐江，高橋（野坂）実鈴，佐藤豊，木村若菜，大岩徹郎，武田真，服部束穂

「コメのいいところ」

“米饭的好处”

• 发表时间: 2019
• 作者: 鈴木俊哉;伊澤康太郎;高藤良典;服部束穂;野坂実鈴;Kim Nhung Ta;佐藤（志水）佐江;佐藤豊;高藤良典，Kim Nhung Ta，鈴木俊哉，佐藤（志水）佐江，高橋（野坂）実鈴，佐藤豊，木村若菜，大岩徹郎，武田真，服部束穂;加藤大和，小林裕子，小林一成，北野英己，武田真，服部束穂;服部束穂
• 通讯作者: 服部束穂