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日本植物形態学会誌「Plant Morphology」は植物形態学に関する学術雑誌(PRINT ISSN: 0918-9726)です。

最近の研究

プレスリリース等の投稿を募集中です。
投稿を希望される方は、左の日本植物学会ウェブサイト事務局<kuri[at]bio.nagoya-u.ac.jp>までご連絡ください。折り返し投稿フォームをお送りします。




水陸両生の水草ミズハコベが姿を変える仕組みを解明

投稿者: 古賀皓之・塚谷裕一
東京大学

オオバコ科の水草ミズハコベは、同一の個体内でも、陸上で育っている時(A)と水中で育っている時(B)とで大きく異なる形の葉を作る、異形葉性と呼ばれる能力を持つ。本研究では、ミズハコベがどのようにして異なる形の葉の発生を制御しているのかを、植物ホルモンの作用や遺伝子発現の観点から調べ、その仕組みの一端を明らかにした(C)。

詳しくは、プレスリリース東京大学(2021年7月29日)『水陸両生の水草ミズハコベが姿を変える仕組みを解明』をご覧ください。



3種類の性別をもつ新規ライフサイクルを長期継続研究から確証

投稿者: 野崎久義
東京大学

長期間にわたる相模川水系のダム湖のフィールド調査と培養・交配実験から緑藻プレオドリナの同一種がメスとオスに加えて両性型の3番目の性表現型を持つことを明らかにした。写真は同水系の相模湖の2013年の調査。この時確立した10株の1株が両性型であった。

詳しくは、プレスリリース東京大学(2021年7月13日)『3タイプの性別を藻類・菌類の同一種内で初めて発見:相模川水系のボルボックス類に潜む両性型3番目の性(sex)』、The University of Tokyo(July 14, 2021)『Species of algae with three sexes that all mate in pairs identified in Japanese river』をご覧ください。



京の伝統野菜ミブナの育種の歴史を解明!

投稿者: 川勝弥一1,2・木村成介2
1名古屋大学、2京都産業大学

今日の伝統野菜であるミズナの葉はギザギザです(図a,b)が、ミブナの葉はヘラ型です(図c,d)。ミブナは、ミズナの栽培の過程で誕生したと考えられていますが、その詳細は不明でした。本研究では、特に葉の形に着目して、ミブナがミズナから分岐して誕生した過程を、遺伝的解析と古文書解析(図e)の組み合わせにより解明しました。

詳しくは、プレスリリース京都産業大学(2021年6月2日)『京の伝統野菜ミブナの育種の歴史を解明!』をご覧ください。



細胞内抗体プローブを用いて転写活性化状態の時空間的ダイナミクスの可視化に成功

投稿者: 澁田未央1・坂本卓也2・松永幸大1
1東京大学、2東京理科大学

シロイヌナズナに生体内抗体を導入し、 転写の進行状態を示すRNAポリメラーゼII・C末ドメインの2番目のセリンのリン酸化レベルを可視化した。生体内抗体と相対化タンパク質を同時に発現させることで、修飾レベルを色や蛍光強度比で評価し(図a)、転写活性化レベルダイナミクスの時空間的観察に成功した(図b、c)。

詳しくは、プレスリリース山形大学(2021年5月18日)『細胞内抗体プローブを用いて遺伝子の転写が活性化している細胞を生体内で特定することに成功』をご覧ください。



雌雄同体種への進化を性染色体ゲノムから初めて解明

投稿者: 野崎久義
東京大学

雌雄同体種・異体種の緑藻ボルボックス(Volvox)と琵琶湖での現地調査。本研究では2013年に琵琶湖から採集されたボルボックスの日本新産の雌雄同体種(V. africanus)と新種の雌雄異体種(V. reticuliferus)がゲノム解読に用いられた。

詳しくは、プレスリリース東京大学(2021年5月18日)『雌雄同体の新種誕生におけるメスとオスの性染色体の運命 --- 琵琶湖産ボルボックスの全ゲノム情報から解明 ---』をご覧ください。



花粉管は核がなくても胚珠に辿り着く

投稿者: 元村一基
JSTさきがけ、立命館大学、名古屋大学

シロイヌナズナを用いて、基部側に核が取り残され、花粉管先端の細胞質中に核が存在しない状態の花粉管の作出に成功した(図a)。この細胞核を除いた花粉管(図c、cals3m +wit1/wit2の花粉管)が、核を持つ正常な花粉管(図b、野生株の花粉管)と同様に、胚珠へ辿り着く能力を保持していることを明らかにした。

詳しくは、プレスリリース立命館大学(2021年4月23日)『花粉管は核がなくても胚珠に辿り着く ~世界で初めて核を持たない花粉管の作出に成功~』をご覧ください。



葉緑体核様体をコンパクトに折りたたむ「DNAクリップ」の発見
  ―ミトコンドリアとも共通する普遍的なしくみの解明―


投稿者: 田草川真理・西村芳樹
京都大学

葉緑体核様体を折りたたむ因子として、2つのDNA結合ドメインをもつHBD1タンパク質が見つかった。HBD1遺伝子を破壊すると、葉緑体核様体(a:矢印)が分散した(b)。さらにDNAオリガミと原子間力顕微鏡によって、HBD1が葉緑体DNAの架橋(c)や折り曲げ(d)をすることが明らかになった。

詳しくは、プレスリリース京都大学(2021年5月11日)『葉緑体核様体をコンパクトに折りたたむ「DNAクリップ」の発見 -ミトコンドリアとも共通する普遍的なしくみの解明-』をご覧ください。



植物の卵細胞がつくられる様子を生きたまま観察することに成功

投稿者: 須崎大地1・栗原大輔2
1横浜市立大学、2名古屋大学

シロイヌナズナを用いて卵細胞を含む雌性配偶体の発生過程のリアルタイム観察に成功しました(上図、矢じりは雌性配偶体細胞の核)。また、雌性配偶体内の各種細胞を単離して、少数の細胞で発現する遺伝子を解析する手法を確立し、助細胞特異的転写因子変異体の助細胞が卵細胞へと細胞運命を変化させる様子を明らかにしました(下図、矢印は卵細胞特異的遺伝子を発現する変異体助細胞)。

詳しくは、プレスリリース横浜市立大学名古屋大学(2021年3月29日)『植物の卵細胞がつくられる様子を生きたまま観察することに成功 ~卵細胞をつくりだし受精を達成する仕組みの解明に期待~』をご覧ください。



植物の「暮らし」によって気孔の作り方が違う仕組みを解明

投稿者: ドル有生・古賀皓之・塚谷裕一
東京大学

オオバコ科のアワゴケ属には、水中と陸上の両方で生育できる両生種(水草)と、陸上のみで生育する陸生種が存在する。今回の研究では、アワゴケ属において、両生種か陸生種かによって気孔の作り方が異なることを発見した(図)。加えて、この各種で異なるパターンの背後にある遺伝学的な仕組みを明らかにした。

詳しくは、プレスリリース東京大学(2021年3月30日)『植物の「暮らし」によって気孔の作り方が違う仕組みを解明』をご覧ください。



環境変化に応じて遺伝子が空間配置を変化させ発現をONにする仕組みの解明

投稿者: 坂本勇貴1・松永幸大2
1大阪大学、2東京大学

シロイヌナズナにおいて核膜の裏打ち構造(核ラミナ)の構成タンパク質であるCRWNsが核膜直下でメッシュ状の局在パターンを示すことを超解像顕微鏡STEDを用いて明らかにした。また、環境変化に応じてCRWNsがクロマチンと結合しクロマチンの核内配置を制御することで、遺伝子発現を調節することを明らかにした。

詳しくは、プレスリリース大阪大学(2020年11月20日)『環境変化に応じて遺伝子が空間配置を変化させ発現をONにする仕組みの解明』をご覧ください。



ホールマウントin situで見えてきた無限成長葉の不思議な性質

投稿者: 塚谷裕一・古賀皓之・木下綾華
東京大学

左:モノフィレアの一種であるMonophyllaea glabraの成熟した個体。手前の大きな葉が無限に成長し続ける子葉で、その最も基部から花序が立ち上がっている。
右:ホールマウントin situハイブリダイゼーションでAN3遺伝子のはたらく領域を青く染めた図。無限に成長し続ける子葉で、青く染まった部分がAN3のはたらく領域。黄色い線の内側がモノフィレアの茎頂分裂組織にあたる組織。モデル植物のシロイヌナズナではAN3は茎頂分裂組織ではたらかず、葉の分裂組織でのみはたらく。

詳しくは、プレスリリース東京大学(2020年8月12日)『無限成長する葉の不思議な性質を発見』をご覧ください。



植物の形づくりを促すアミノ酸代謝を発見

投稿者: 川出健介
基生研

コケ植物の一種であるヒメツリガネゴケは、平面的に成長する糸状の原糸体と、立体的に成長するシュート(茎葉体)を環境に応じて作り分ける。今回の研究から、アルギニン代謝は茎葉体の成長を促進する特別な機能をもつことが分かった。また、AN3/GIF1ファミリーがその過程に関わることも明らかになった。

詳しくは、プレスリリース自然科学研究機構 生命創成探究センター(2020年9月9日)『植物の形づくりを促すアミノ酸代謝を発見』をご覧ください。



シロイヌナズナ実生の接木を効率化する接木チップの開発

投稿者: 筒井大貴・野田口理孝
名古屋大学

シロイヌナズナ実生の接木(micrografting)を簡便に実施できる「接木チップ」を開発した。透明なシリコン樹脂で作られており、播種から接木後の培養までを、このチップ内で完結させることができる(図1)。野生株と変異体、過剰発現体などの組み合わせで接木を実施することで、長距離移動するシグナル分子の解析が可能である(図2)。

詳しくは、プレスリリース名古屋大学(2020年4月23日)『接木が誰でも簡単に!〜芽生えの接木を効率化する接木チップの開発〜』をご覧ください。



根の細胞壁構造カスパリー線を制御する分子機構を解明

投稿者: 奥田哲弘
ジュネーブ大学 理学部

シロイヌナズナの根の細胞壁構造。野生型(写真左上)では正常に形成されるが、sgn3変異体(左下)では間隙が生じて養分吸収が損なわれる。X線結晶構造解析を用いて、SGN3受容体タンパク質とそのリガンドであるCIF2ペプチドの複合体立体構造(右)を明らかにした。これを基盤とすることで、新規ペプチドと共受容体も同定した。

詳しくは、プレスリリース ジュネーヴ大学(2020年1月22日)『Molecular mechanism for the recognition of sequence-divergent CIF peptides by the plant receptor kinases GSO1/SGN3 and GSO2』・国立遺伝学研究所(2020年1月22日)『細胞外空間を制御するシグナルを開始する分子機構の構造的基盤』をご覧ください。



細胞の温度を見るための方法をマニュアル化することに成功

投稿者: 稲田のりこ
大阪府立大学 生命環境科学研究科

独自に開発した蛍光温度プローブ(写真左上)と、蛍光寿命イメージング顕微鏡(右下)を使用することにより、動物培養細胞の中の温度分布を可視化し計測する手法を開発し、その手法の詳細なマニュアルを発表しました。この手法により、動物培養細胞では細胞核の温度が細胞質よりも高いことが明らかになっています。

詳しくは、プレスリリース 大阪府立大学(2019年3月27日)『細胞の温度を見るための方法をマニュアル化に成功! ―病態細胞の研究に貢献―』をご覧ください。



真核生物の起源につながる、細胞内小器官の分裂を制御するメカニズムを発見

投稿者: 加藤翔一・松永幸大
東京理科大学 理工学部 応用生物科学科

ミトコンドリアを1個しか持たないCyanidioschyzon merolaeを用いて、細胞分裂キナーゼAurora kinaseがミトコンドリア分裂にも関与することを発見した。シゾンのAurora kinaseは、ミトコンドリア分裂制御因子CmDnm1を直接リン酸化する。リン酸化ミミックにしたCmDnm1タンパク質を細胞内で強発現させると、ミトコンドリア分裂に異常が生じ、片方の娘細胞にしかミトコンドリアが分配されない。

詳しくは、プレスリリース 東京理科大学(2019年12月20日)『真核生物の起源につながる、細胞内小器官の分裂を制御するメカニズムを発見 ~「自分の中のよそもの」との同時増殖を可能にした制御機構とは?~』をご覧ください。



アオミドロの性を実験的に誘導して13種の同定に成功

投稿者: 高野智之1・野崎久義2
1神戸大学・理、2東京大学・理

アオミドロ属13種の培養株の栄養細胞(a)、接合胞子及び不動胞子(b, c)。アオミドロでは培養株の接合誘導が困難であったため、これまで野外で有性生殖を行っている個体を採集して種を同定する必要があった。本研究では独自に改良した寒天プレートによる有性生殖誘導によって、13種の培養株の正確な種同定に成功した。

詳しくは、プレスリリース 東京大学(2019年5月23日)『アオミドロの性を実験的に誘導して13種の同定に成功』、プレスリリース紹介ビデオ(2019年7月24日)『アオミドロを性誘導して種を見分ける』をご覧ください。



植物の根におけるホウ素過剰耐性メカニズムの一端を解明

投稿者: 坂本卓也・松永幸大
東京理科大学理工学部

シロイヌナズナのプロテアソーム変異体rpt5aでは、栄養元素の一つであるホウ素が過剰に存在する条件において、クロマチンリモデリング因子BRMの機能抑制により根端分裂組織の形態異常が緩和される(上図rpt5a brm二重変異株)。このことから、RPT5aはホウ素過剰条件においてBRMを適切に分解することで、適切な根端形態を維持していることが明らかとなった。矢印は根端分裂組織の大きさを示す。

詳しくは、プレスリリース 東京理科大学(2018年12月12日)、『植物におけるホウ素毒性メカニズムの一端を解明 ~過剰なホウ素がもたらすDNA 損傷の発生とその緩和機構の発見~』をご覧ください。



植物の受精卵が極性化する過程での液胞の動態を解明

投稿者: 木全祐資・植田美那子
名古屋大学

シロイヌナズナの受精卵における核と液胞の同時観察像。野生型(左)では、核が頂端側(将来の植物体の地上部側)に移動する一方で、液胞は核の周囲に管状構造を作り、基部側(地下部側)に蓄積する。液胞が管状構造を作れないsgr2変異体(右)では、液胞は基部側へ移行できず、核の移動を阻害するため、受精卵の非対称分裂が損なわれる。

詳しくは、プレスリリース 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所(ITbM)(2019年1月21日)、『世界初!植物の受精卵が非対称に分裂する仕組みを発見』をご覧ください。



花粉管を長く伸ばすために必要な膜交通のしくみを発見

投稿者: 室啓太・上田貴志
基礎生物学研究所 細胞動態研究部門

シロイヌナズナのpicalm5a picalm5b二重変異体では、花粉管の先端が伸長の途中で破裂する。この花粉管では、花粉管先端に局在し破裂を抑制するレセプター様キナーゼであるANXURが,広範囲の細胞膜に拡散してしまう(上図)。このことから、PICALM5aとPICALM5b がANXURを花粉管先端へ局在させるために必要であることが明らかになった。

詳しくは、プレスリリース 基礎生物学研究所(2018年10月1日)、『花粉管を長く伸ばすために必要な膜交通のしくみを発見』をご覧ください。



植物細胞の大きさを決めるサイコロゲームを発見

投稿者: 川出健介1,2・塚谷裕一1,3
1岡崎統合バイオ、2基生研、3東大・院・理

シロイヌナズナの葉の表皮細胞(左)と柵状組織の細胞(右)の図 。細胞の大きさに合わせて黄色(小さい)から赤色(大きい)に色づけしている。ジグソーパズルのような形をした表皮細胞の大きさはバラバラだが、丸い柵状組織の細胞は大きさが揃っている。スケールバーは100 µm。表皮細胞の大きさがバラバラなのは、サイコロゲームのように無作為に核内倍加が起こり、それに応じて一定割合で細胞の肥大促進が起こるからである。

詳しくは、プレスリリース 基礎生物学研究所(2017年9月20日)、東京大学大学院理学系研究科(2017年9月20日)、『植物細胞の大きさを決めるサイコロゲーム 』をご覧ください。



シンプルな物理現象「拡散」で葉の形や大きさが決まる仕組みを解明

投稿者: 川出健介1,2・塚谷裕一1,3
1岡崎統合バイオ、2基生研、3東大・院・理

シロイヌナズナの葉原基におけるANGUSTIFOLIA3(AN3)タンパク質の空間分布。AN3のmRNAは葉原基の葉身基部で限定的に発現するが、その翻訳産物のAN3タンパク質は、そこから単純拡散で先端=基部軸に沿って濃度勾配を作る。この拡散は細胞の密度に影響されるため、大きな細胞からなり密度の低い葉原基先端部では、拡散速度がたかまる。このことにより、AN3タンパク質の特徴的な勾配が形成される。この濃度勾配は、葉原基における細胞分裂の空間頻度分布に読み替えられている。

詳しくは、プレスリリース(2017年9月6日)、『シンプルな物理現象「拡散」で葉の形や大きさが決まる仕組みを解明 』をご覧ください。



Hollidayジャンクション解離酵素は葉緑体核様体の均等分配に必須である
    投稿者: 小林優介1,2 ・三角修己3・ 西村芳樹1
1京大・院・理、2遺伝研、3山口大・院・創成科学

葉緑体核様体は葉緑体DNA分配の基盤である。野生型では、葉緑体核様体は葉緑体分裂の際に積極的に分散し均等分配される。しかし、monokaryotic chloroplast (moc)1変異体では葉緑体核様体が凝集し、不均等分配が起こる(上図)。moc1変異体で壊れていたのは、葉緑体DNAを正確に切断するHolliday junciton解離酵素であった

詳しくは、プレスリリース(2017年5月15日)、『葉緑体増殖の基礎的しくみを解明 -葉緑体分裂・増殖時にDNA分配を制御する酵素の発見-』をご覧ください。



植物の根が水を求めて伸びるために必須な細胞を発見
    投稿者: 宮沢 豊
山形大・理学部

根の皮層細胞のみでMIZ1遺伝子を発現するmiz1突然変異体。miz1突然変異体は水分屈性を欠損しています。野生型MIZ1を皮層細胞で発現させる(緑色蛍光)と変異体の表現型が相補されることから、皮層細胞がMIZ1のはたらく細胞として水分屈性に必須であることがわかりました。赤色の蛍光は、根の細胞の輪郭を示しています。

詳しくは、プレスリリース  東北大(2017年5月10日)、『植物の根が水を求めて伸びるしくみを発見-乾燥地で生きるために働く細胞群-』、プレリリース 山形大(2017年5月18日)、『植物の根が水を求めて伸びるために必須な細胞を発見』をご覧ください。



細胞内共生による葉緑体誕生に必須であった細胞と葉緑体の分裂同調化機構の解明
    投稿者: 墨谷暢子1,2,3 ・宮城島進也1,2,4
1遺伝研・細胞遺伝・共生細胞進化、2JST・CREST、3慶應大・生物、4総研大・遺伝学

葉緑体分裂タンパク質DRP5Bのドミナントネガティブ変異型を発現誘導して24時間後の単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae。葉緑体分裂開始後にDRP5Bのドミナントネガティブ変異型の発現誘導により葉緑体分裂を阻害すると、細胞周期は葉緑体が分裂していないのにも関わらず進行する。この結果、核を2個、葉緑体を1個もつ細胞が生じる。

詳しくは、プレスリリース(2016年11月15日)、『細胞内共生による葉緑体誕生に必須であった細胞と葉緑体の分裂同調化機構の解明』をご覧ください。



可視化されたヒメツリガネゴケの葉緑体を覆うペプチドグリカン「壁」
    投稿者: 高野博嘉
熊本大・院・先端科学

緑色植物の光合成の場である葉緑体は二重の包膜のみで囲まれていると考えられてきました。しかし、今回、高感度なペプチドグリカン検出システムを使い、今まで電子顕微鏡でも観察できなかった、コケ植物の葉緑体を覆うペプチドグリカン「壁」を可視化することに成功しました。

詳しくは、プレスリリース(2016年6月21日)、『コケ植物の葉緑体に「壁」を発見』をご覧ください。



クロレラのリン蓄積動態を解明
    投稿者: 大田修平1, 2・河野重行1, 3
1東大・院・新領域、2国立環境研、3東大・FC推進機構

クロレラをはじめとする微細藻類は、細胞内にリンを蓄積することが知られていましたが、細胞内の蓄積動態については詳しくわかっていませんでした。本研究は、生理生化学的方法と元素イメージング法のひとつであるエネルギー分散型X線分析法により、これまで単に高電子密度顆粒と呼ばれ機能未知だった部分に、ポリリン酸としてリンが蓄積していることを明らかにしました。

詳しくは、プレスリリース(2016年5月16日)、『リンを高蓄積するクロレラ―地上から失われつつあるリンの水中での回収に期待―』をご覧ください。



植物Y染色体遺伝子地図を作成
    投稿者: 風間裕介1・河野重行2, 3
1理化学研究所、2東大・院・新領域、3東大・FC推進機構

ナデシコ科のヒロハノマンテマはXY染色体をもつ雌雄異株植物で雄花(オス♂)と雌花(メス♀)を別々の株につけます。このオス株のY染色体に重イオンビームでランダムに欠失変異を導入し、「両性花」変異体や「無性花」変異体を得ました(図参照)。変異体の欠失をスパコンで整列しY染色体の地図を作りました。この地図をX染色体地図と比べたところ、進化の過程でY染色体の向きが逆転していることを発見しました。

詳しくは、プレスリリース 東大・院・新領域(2016年1月8日)、理化学研究所(2016年1月8日)『植物Y染色体遺伝子地図を作成―重イオンビームで作った変異体を使用、進化の過程でY染色体は逆位を起こしていた― 』をご覧ください。



植物を丸ごと透明化し、中まで観察する新技術を開発
 〜解剖することなく、植物の内部を細胞レベルで蛍光観察〜


投稿者: 栗原大輔1・水多陽子2,3・佐藤良勝2・東山哲也1,2
1名大・院・理、2名大・ITbM、3JST・さきがけ

植物透明化試薬ClearSeeにより透明化したシロイヌナズナめしべを丸ごと蛍光観察した。花粉管を4色の蛍光タンパク質(mTFP1、sGFP、Venus、mApple)で標識している。今回、蛍光タンパク質の活性を保持したまま、植物の蛍光観察の妨げになるクロロフィルを取り除き、透明化する試薬ClearSee(クリアシー)の開発に成功した。

詳しくは、プレスリリース (2015年10月28日)、『植物を丸ごと透明化し、中まで観察する新技術を開発 〜解剖することなく、 植物の内部を細胞レベルで蛍光観察〜 』をご覧ください。




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