分子発生生物学的アプローチによる陸上植物の雄性生殖器官および精子の分化過程の解析

利用分子发育生物学方法分析陆地植物雄性生殖器官和精子的分化过程

• 批准号: 14J01153
• 负责人: 肥後 あすか
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01153/
• 关键词: 精子変態; トランスクリプトーム; ゼニゴケ; トランスクリプトーム解析; メタボローム解析; 植物の精子の形成過程; 国際情報交換

申請書は、苔類ゼニゴケを用いて、陸上植物の精子の形成を制御する機構の理解を目指し、精子の形態形成や機能に関わる遺伝子の発現を制御する分子機構の解明を目的として本研究を行った。トランスクリプトーム解析により、造精器で高発現する遺伝子を同定した。Gene ontology解析により、同定した遺伝子には、細胞周期およびエピジェネティックな遺伝子発現制御に関与すると考えられる遺伝子が濃縮されるという、動物と被子植物の雄性配偶子形成との共通性が示された。造精器で高発現する遺伝子のうちから、動物の精子のクロマチン凝集に重要であるプロタミンと類似したアルギニンに富んだ領域を持つMpPROTAMINE-LIKE (MpPRM)を同定し、精子の核に局在することを示した。さらに、複数の鞭毛の構成因子遺伝子が精子変態初期で一過的に発現し、その後MpPRMが発現するという精子の形態形成または機能に関与する遺伝子発現の枠組みを示した。得られた成果は、申請者が筆頭著者である論文として国際誌に発表しており、動植物の有性生殖に関するシンポジウムでの発表を行った。さらに、申請者が同定した造精器特異的な転写因子のうちで、シロイヌナズナの精細胞の分化に重要なAtDUO1のゼニゴケ相同遺伝子であるMpDUO1に関して詳細な解析を行った。精子変態中の精細胞の細胞内構造を野生型と比較した結果、MpDUO1は、精子の形態形成に関わることが示唆された。また、MpDUO1の下流経路を解析した結果、AtDUO1とMpDUO1の機能の共通点と相違点とが見出された。以上の結果より、DUO1は、被子植物だけでなく、鞭毛を持つゼニゴケの雄性配偶子形成においても機能するが、その下流経路に位置する因子は、進化の過程で変化していることが示唆された。得られた成果は、申請者が筆頭著者である論文として投稿準備中である。

Application は, liverworts ゼ ニ ゴ ケ を with い て, land plants の の sperm formation を suppression す る institutions の understand を refers し, sperm の morphogenetic や function に masato わ る heritage 伝 son の 発 now を suppression す る molecular institutions の interpret を purpose と し て を this research line っ た. ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム parsing に よ り, build fine high 発 で す now る posthumous son 伝 を be し た. Gene ontology parsing に よ り, with し た heritage 伝 son に は, cell cycle お よ び エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク な heritage 伝 son 発 now suppression に masato and す る と exam え ら れ る heritage 伝 son が enrichment さ れ る と い う, animal と angiosperms の male gamete formation と の convergence が shown さ れ た. Sperm production is high 発 で す now る heritage 伝 son の う ち か ら, animal の sperm の ク ロ マ チ ン agglutination に important で あ る プ ロ タ ミ ン と similar し た ア ル ギ ニ ン に rich ん を だ field hold つ MpPROTAMINE - LIKE (MpPRM) を し, sperm の nuclear に bureau in す る こ と を shown し た. さ ら に, plural の flagella の constitute factor but 伝 が sperm after early - state で に 発 し, そ の after MpPRM が 発 now す る と い う sperm の morphogenetic ま た は function に masato and す る posthumous son 伝 発 is の 枠 group み を shown し た. Have to ら れ た results は, applicants が written author で あ る paper と し て international volunteers に 発 table し て お り sexual reproduction, animal and plant の に masato す る シ ン ポ ジ ウ ム で の 発 table line を っ た. さ ら が に, applicants with fixed し た sperm production device specific な planning write factor の う ち で, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ の の sperm cells differentiation に important な AtDUO1 の ゼ ニ ゴ ケ same heritage 伝 son で あ る MpDUO1 に masato し detailed analytical を な line っ て た. Sperm - state の の sperm cells in cell structure を wild-type と compare し た results, MpDUO1 は, sperm の morphogenetic に masato わ る こ と が in stopping さ れ た. Youdaoplaceholder0, MpDUO1 <s:1> downstream passage を analysis of <s:1> た results, AtDUO1とMpDUO1 <s:1> functional <s:1> common points と and different points とが are shown in された. の above results よ り, DUO1 は, angiosperms だ け で な く, flagella を つ ゼ ニ ゴ ケ の male gamete formation に お い て も function す る が, そ の obscene に 経 road location す で の る factor は, evolution process variations change し て い る こ と が in stopping さ れ た. The applicant has obtained られた achievements が, the author of the が paper と て て is preparing for submission である.

项目成果

Toward understanding the molecular mechanism of spermatogenesis in plants using a liverwort Marchantia polymorpha as a model

以地钱为模型了解植物精子发生的分子机制

• 发表时间: 2015
• 作者: Asuka Higo;Kimitsune Ishizaki;Katsuyuki Yamato;Takayuki Kohchi;Takashi Araki
• 通讯作者: Takashi Araki

苔類ゼニゴケの雄性配偶子形成過程を制御する分子機構の解析

控制苔藓雄配子发生过程的分子机制分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuya. Watashige;Y. Tsutsumi;T. Hanaguri;Y. Kohsaka;S. Kasahara;A. Furusaki;M. Sigrist;C. Meingast;T. wolf;H. v. Löhneysen;T. Shibauchi and Y. Matsuda;肥後あすか
• 通讯作者: 肥後あすか

Toward understanding the regulatory network for gene expression during the plant spermatogenesis using a liverwort Marchantia polymorpha

利用地钱地钱了解植物精子发生过程中基因表达的调控网络

• 发表时间: 2016
• 作者: Asuka Higo;Katsuyuki Yamato;Tomokazu Kawashima;Kimitsune Ishizaki;Takayuki Kohchi;Frederic Berger and Takashi Araki
• 通讯作者: Frederic Berger and Takashi Araki

苔類ゼニゴケの造精器および精子の発生過程に関与する遺伝子発現プログラムを制御する機構の解析

地钱精子及精子发育过程中涉及的基因表达程序控制机制分析

• 发表时间: 2014
• 作者: Tatsuya. Watashige;Y. Tsutsumi;T. Hanaguri;Y. Kohsaka;S. Kasahara;A. Furusaki;M. Sigrist;C. Meingast;T. wolf;H. v. Löhneysen;T. Shibauchi and Y. Matsuda;肥後あすか;山下卓也;Takashi Kameyama;綿重 達哉;山下卓也;松浦康平，藏田聡信，水上雄太，M. Konczykowski，綿重達哉，笠原成，松田祐司，芝内孝禎;肥後あすか
• 通讯作者: 肥後あすか

Toward understanding the regulatory network of antherozoid formation using a liverwort Marchantia polymorpha

利用地钱地钱了解花虫形成的调控网络

• 发表时间: 2016
• 作者: Asuka Higo;Katsuyuki Yamato;Tomokazu Kawashima;Kimitsune Ishizaki;Takayuki Kohchi;Frederic Berger and Takashi Araki
• 通讯作者: Frederic Berger and Takashi Araki