細胞極性によるシロイヌナズナの雌性配偶体構成細胞の運命決定機構の解明

通过细胞极性阐明拟南芥雌配子体细胞的命运决定机制

• 批准号: 16J10254
• 负责人: 四方 明格
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10254/
• 关键词: 雌性配偶体; 細胞運命決定; 細胞極性; 極性成長; リン脂質; 発生

被子植物の雌性配偶体は卵細胞、助細胞、中央細胞、反足細胞の４種の異なる機能をもつ細胞種から構成される。これらの細胞は、1つの半数体細胞から核分裂を三度経た後に細胞化し形成される。この4種のうちどの細胞になるのかは、細胞化前（多核時）に各々の核が雌性配偶体内のどこに存在するかという細胞内の位置情報、即ち細胞極性に基づくと考えられている。本研究は、雌性配偶体構成細胞の運命決定を制御するこの細胞極性シグナルの実体を明らかにすることを目的とした。前年度までに明らかにしたことは以下である。（１）細胞極性の一般的特徴として知られる細胞膜リン脂質の偏りに着目し、複数のリン脂質の生合成・代謝阻害剤を用いて雌性配偶体発生に及ぼす影響を調べた。その結果、２種類のリン脂質が雌性配偶体の発生に関与することが示唆された。（２）細胞内におけるリン脂質の蓄積を可視化するバイオセンサーを用いて雌性配偶体の生細胞観察を行った結果、細胞化以前のごく初期から１種のリン脂質だけが雌性配偶体の細胞膜上に不均等に分布し、その分布は雌性配偶体の成長に伴い変化する事を明らかにした。本年度は、雌性配偶体の発生段階とリン脂質の分布変化との関係を明らかにするため、前述のバイオセンサー系統に細胞核マーカーを導入し、その生細胞観察を行った。細胞の成長は２核期から開始され、一方の核が珠孔側へ移動するのに伴い珠孔側にリン脂質が蓄積した。細胞成長中は核分裂を経ても、珠孔側へのリン脂質の蓄積と核の局在は維持された。珠孔側で形成される助細胞或いは卵細胞の運命決定にこのリン脂質が関与する事が強く示唆され、今後遺伝学解析を含む詳細な解析が必要である。また、花粉管や根毛などの極性成長細胞においても成長部の細胞膜への特定リン脂質の蓄積が見られる。このことから、雌性配偶体も拡散成長ではなく極性成長に類する成長様式を示す植物細胞の新規な例と考えている。

The four types of <s:1> abnormal なる functions of <s:1> egg cells, helper cells, central cells and antipodocytes of the female mate of angiosperms なる cell species を ら constitute される. Youdaoplaceholder5 れら <s:1> cells ら, 1 <s:1> half of the somatic cells ら undergo nuclear division を after three degrees of た, に cells are agularized to form される. Four の こ の う ち ど の cells に な る の か は, cell (multicore) before に each 々 の nuclear が female spouses in vivo の ど こ に exist す る か と い う の location information in the cell, namely ち cell polarity に づ く と exam え ら れ て い る. This study composed は, female gametophyte cells の destiny decided を suppression す る こ の cell polarity シ グ ナ ル の be body を Ming ら か に す る こ と を purpose と し た. The previous year までに the ら に に the た た the と と と である the following である. (1) cell polarity の general 徴 と し て know ら れ る membrane リ ン lipid の partial り に mesh し, plural の リ ン の lipid biosynthesis, metabolism resistance against tonic を い て female gametophyte 発 に and ぼ す influence を adjustable べ た. Youdaoplaceholder0 そ results, two types of <s:1> リ <e:1> lipids が female mates が are associated with に and する とが とが とが is associated with された. (2) the intracellular に お け る リ ン accumulation of lipid の を visualization す る バ イ オ セ ン サ ー を with い て female gametophyte の raw cell line 観 examine を っ た results, cells before の ご く early か ら one の リ ン lipid だ け が female gametophyte の membrane に unequal distribution し に, そ の distribution は female gametophyte の growth に with い variations change す る matter を Ming ら か に し Youdaoplaceholder0. Born this year は, female gametophyte の 発 Duan Jie と リ ン lipid の distribution - the と の masato を and Ming ら か に す る た め, the foregoing の バ イ オ セ ン サ ー system に nucleus マ ー カ ー を import し, そ の raw cell line 観 examine を っ た. Cells grow の は phase 2 nuclear か ら began さ れ, one party の が micropyle side へ mobile す る の に with い micropyle side に リ ン accumulation of lipid が し た. During cell growth, <s:1> nuclear division を undergoes て <e:1>, and on the side of the pore, へ <s:1> リ リ and <s:1> lipids <s:1> accumulate, and the と nuclear <e:1> is maintained at <s:1> and された. Micropyle side で form さ れ る synergid or い は egg の destiny decided に こ の リ ン lipid が masato and す る matter が く and shown strong sucking さ れ, in the future but 伝 を contain む な detailed parse が necessary で あ る. ま た や, pollen tube hair な ど の growth cell polarity に お い て も growth of の membrane へ の specific リ ン accumulation of lipid の が see ら れ る. こ の こ と か ら, female gametophyte も company spread growth で は な く polar growth に class す る grow others type を す plant cells の new rules な example と exam え て い る.

项目成果

Distribution of two phospholipids specifies a dynamic plasma membrane domain for re-orientation of root hair tip growth.

两种磷脂的分布指定了一个动态质膜结构域，用于重新定向根毛尖端的生长。

• 发表时间: 2020
• 作者: Shikata;H.;Yanagisawa,N.;Sato;Y.;Higashiyama;H.;Schwechheimer;C.
• 通讯作者: C.

Regulation of root hair growth by polarly localized kinases in Arabidopsis

拟南芥中极性局部激酶对根毛生长的调节

• 发表时间: 2018
• 作者: 四方 明格;柳沢 直樹;佐藤 良勝;東山 哲也;Claus Schwechheimer
• 通讯作者: Claus Schwechheimer

染色や薬剤処理に適した簡便なシロイヌナズナ根および根毛のライブイメージング系の構築

构建适合染色和化学处理的拟南芥根和根毛的简单实时成像系统

• 发表时间: 2018
• 作者: 田草川真理;浜地貴志;深尾陽一郎,日高久美;小林優介,遠藤政幸;杉山弘;鹿内利治;西村芳樹;四方 明格;西村芳樹，浜地貴志，小林優介，田草川真理，鹿内利治;栗田悠子;四方 明格，佐藤 良勝，Claus Schwechheimer
• 通讯作者: 四方 明格，佐藤 良勝，Claus Schwechheimer

ミュンヘン工科大学(ドイツ)

慕尼黑工业大学（德国）

AGCキナーゼによる 根毛細胞の極性成長制御機構の解析

AGC激酶分析根毛细胞极性生长控制机制

• 发表时间: 2017
• 作者: 四方 明格;Frank Vogler;Stefanie Sprunck;Claus Schwechheimer
• 通讯作者: Claus Schwechheimer