基部陸上植物ゼニゴケの胞子をモデルとした単細胞における不等分裂メカニズムの研究

本研究は、陸上植物進化の基部に位置する苔類ゼニゴケをモデルに、植物の単細胞における細胞自律的な不等分裂の分子メカニズムを解明することを最終目的とする。申請者は、ゼニゴケの個体発生開始点である胞子で不等分裂に先立って核が細胞中央から辺縁部へと細胞骨格依存的に移動することを見出した。胞子における遺伝子発現プロファイルからゼニゴケに唯一の低分子量GTPaseであるMpROPの関与が示唆されたことから「活性化されたMpROPが胞子の細胞膜にドメインを形成し、細胞骨格と相互作用することによって細胞極性を形成し、核を移動させる」という仮説を立てた。本仮説を検証するため、エストロゲン誘導系を用いた一過的なMpROPの発現抑制及び過剰発現の影響を調べることにした。昨年度に作出したエストロゲン誘導性プロモーター(proE2F::XVE)の制御下でMpROP遺伝子をターゲットにした人工マイクロRNA(amiRNA)を発現する形質転換体を用いて、今年度新たに作出した微小管/アクチン/核の可視化株との交配により胞子を取得した。次に、一過的なMpROPの過剰発現の影響を調べるため、エストロゲン誘導性プロモーターの制御下でMpROP、恒常活性型MpROP G15Vおよびドミナントネガティブ型MpROP T20Nを過剰発現する形質転換体と微小管/アクチン/核の可視化株との交配により胞子を取得した。これらの胞子をエストラジオール含有培地で培養したところ、ドミナントネガティブ型MpROP T20N過剰発現株を含む一部の胞子で発芽が異常となり、胞子発芽においてMpROPが機能することが明らかとなった。本年度は、国内の学会および研究会で発表することで議論を深めた。また、ゼニゴケにおいて２種類のマーカータンパク質をバイシストロニックに発現させる系を確立し、日本語の記事として発表した。

本研究は、陸上植物進化の基部に位置する苔類ゼニゴケをモデルに、植物の単細胞における細胞自律的な不等分裂の分子メカニズムを解明することを最終目的とする。申請者は、ゼニゴケの個体発生開始点である胞子で不等分裂に先立って核が細胞中央から辺縁部へと細胞骨格依存的に移動することを見出した。胞子における遺伝子発現プロファイルからゼニゴケに唯一の低分子量GTPaseであるMpROPの関与が示唆されたことから「活性化されたMpROPが胞子の細胞膜にドメインを形成し、細胞骨格と相互作用することによって細胞極性を形成し、核を移動させる」という仮説を立てた。本仮説を検証するため、エストロゲン誘導系を用いた一過的なMpROPの発現抑制及び過剰発現の影響を調べることにした。昨年度に作出したエストロゲン誘導性プロモーター(proE2F::XVE)の制御下でMpROP遺伝子をターゲットにした人工マイクロRNA(amiRNA)を発現する形質転換体を用いて、今年度新たに作出した微小管/アクチン/核の可視化株との交配により胞子を取得した。次に、一過的なMpROPの過剰発現の影響を調べるため、エストロゲン誘導性プロモーターの制御下でMpROP、恒常活性型MpROP G15Vおよびドミナントネガティブ型MpROP T20Nを過剰発現する形質転換体と微小管/アクチン/核の可視化株との交配により胞子を取得した。これらの胞子をエストラジオール含有培地で培養したところ、ドミナントネガティブ型MpROP T20N過剰発現株を含む一部の胞子で発芽が異常となり、胞子発芽においてMpROPが機能することが明らかとなった。本年度は、国内の学会および研究会で発表することで議論を深めた。また、ゼニゴケにおいて２種類のマーカータンパク質をバイシストロニックに発現させる系を確立し、日本語の記事として発表した。