植物の形態進化の遺伝的機構とその進化過程の解明―カワゴケソウ科の幼植物を用いて―

阐明植物形态进化的遗传机制及其进化过程——利用樱科幼苗——

• 批准号: 09J04889
• 负责人: 片山 なつ
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J04889/
• 关键词: 形態進化; カワゴケソウ科; 茎頂分裂組織; 胚発生; シュート; STM; 遺伝的機構

平成23年度は、カワゴケソウ科の水平軸ボディプランの進化に重要と考えられる、無限成長する茎頂分裂組織をもたない有限シュートの獲得に関わる遺伝的機構を明らかにするため、カワゴケソウ科の代表種Zeylanidium lichenoidesの胚発生から一次シュート形成において詳細な発生過程を解明した。形態観察の結果、胚発生において茎頂分裂組織の形成過程に変更が起き、明確な幹細胞層が形成されないことが明らかとなり、通常のドーム状構造をもたない茎頂分裂組織"cryptic SAM"が形成されることが示唆された。また、発芽後の一次シュート形成において"cryptic SAM"の一部が葉へと分化してしまうため、分裂組織は維持されないことがわかった。次に、この特異な茎頂分裂組織の発生過程を遺伝子発現レベルで明らかにするため、茎頂分裂組織の形成と維持に関わるZeylanidium lichenoides遺伝子の発現解析を行った。その結果、1)胚発生において、茎頂分裂組織の発生初期に発現が開始し、その後も分裂組織の形成において発現が維持されること、2)一次シュート形成において、子葉の基部へ発現が移行し葉原基が形成されることが明らかとなった。以上より、Zeylanidium lichenoidesでは、胚発生において幹細胞層を欠いた茎頂分裂組織が生じるが、一次シュート形成において維持されず、分裂組織が子葉の基部へ移行し葉が形成され、有限なシュートが形成されることが明らかとなった。これらの結果から、カワゴケソウ科の有限シュートを形成する茎頂分裂組織では、一般的な被子植物で報告されている幹細胞の維持機構が確立していないことが想定される。このことは、植物の多様性を生み出す新たな形態の獲得に、植物体の源である茎頂分裂組織の発生プログラムの変更が関わったことを示唆している。

23 annual は, pp.47-53 カ ワ ゴ ケ ソ ウ secco の horizontal axis ボ デ ィ プ ラ ン の evolution に important と exam え ら れ る, infinite growth す る stem top separatist group を も た な い limited シ ュ ー ト の get に masato わ る but 伝 institutions を Ming ら か に す る た め, カ ワ ゴ ケ ソ ウ の representative families Zeylanidium The embryo of lichenoides undergoes な ら once シュ ト ト ト to form にお て て detailed な undergoes を explanation of the た. Born form 観 の results, embryo 発 に お い て stem top separatist group formation の に - more が き, layer が な stem cell formation さ れ な い こ と が Ming ら か と な り, usually の ド ー ム structure を も た な い stem top separatist group "cryptic SAM" が form さ れ る こ と が in stopping さ れ た. ま た, 発 bud after a シ の ュ ー ト form に お い て "cryptic SAM" の a が leaf へ と differentiation し て し ま う た め, separatist group は maintain さ れ な い こ と が わ か っ た. に, こ の specific な stem top separatist group の 発 birth process を heritage 伝 son 発 now レ ベ ル で Ming ら か に す る た め, stem top separatist groups form の と maintain に masato わ る Zeylanidium lichenoides posthumous son 伝 の 発 now line analytical を っ た. そ の results, 1) embryo 発 に お い て, stem top separatist group の 発 born early に 発 が start し, そ の の も division organization formed after に お い て 発 が now maintain さ れ る こ と, 2) a シ ュ ー ト form に お い て, cotyledon の base へ 発 now が transitional し が leaf primordium formation さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. The above よ よ, Zeylanidium Lichenoides で は, embryo 発 に お い て stem cell layer を owe い た stem top separatist group が raw じ る が, a シ ュ ー ト form に お い て maintain さ れ ず, separatist group が cotyledon の base へ transitional し leaf が form さ れ, limited な シ ュ ー ト が form さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. こ れ ら の results か ら, カ ワ ゴ ケ ソ ウ branch の limited シ ュ ー ト を form す る stem top separatist group で は な で angiosperms, general report さ れ て い の る stem cells maintain agencies が establish し て い な い こ と が scenarios さ れ る. こ の こ と は, plant の multiple others born を み out す new た な の gain に, plant の source で あ る stem top separatist group の 発 raw プ ロ グ ラ ム の - more が masato わ っ た こ と を in stopping し て い る.

项目成果

植物体の扁平化:カワゴケソウ科の進化発生学

植物体的扁平化：皮质叶科的进化胚胎学

• 发表时间: 2012
• 作者: 水澤圭吾;石田善行;高岡洋輔;宮川雅好;築地真也;浜地格;水澤圭吾;Katayama N.;Noriyuki OSADA;Katayama N.;長田紀之;片山なつ
• 通讯作者: 片山なつ

茎頂分裂組織がないカワゴケソウ科植物のシュートにおける発生と進化

缺乏顶端分生组织的雕塑科植物芽的发生和进化。

• 发表时间: 2009
• 作者: 片山なつ;厚井聡;加藤雅啓
• 通讯作者: 加藤雅啓

Expression of SHOOT MERISTEMLESS, WUSCHEL, and ASYMMETRIC LEAVES1 Homologs in the Shoots of Podostemaceae: Implications for the Evolution of Novel Shoot Organogenesis

• DOI: 10.1105/tpc.109.073189
• 发表时间: 2010-07-01
• 期刊: PLANT CELL
• 影响因子: 11.6
• 作者: Katayama, Natsu;Koi, Satoshi;Kato, Masahiro
• 通讯作者: Kato, Masahiro

カワゴロモ(カワゴケソウ科)のシュートにおける特異な遺伝子発現パターン

A. 芽中独特的基因表达模式。

• 发表时间: 2009
• 作者: 片山なつ;厚井聡;加藤雅啓
• 通讯作者: 加藤雅啓

Comparative anatomy of embryogenesis in three species of Podostemaceae and evolution of the loss of embryonic shoot and root meristems

• DOI: 10.1111/j.1525-142x.2011.00488.x
• 发表时间: 2011-07-01
• 期刊: EVOLUTION & DEVELOPMENT
• 影响因子: 2.9
• 作者: Katayama, Natsu;Kato, Masahiro;Yamada, Toshihiro
• 通讯作者: Yamada, Toshihiro