文部省 科学研究費補助金 新学術領域研究 植物発生ロジックの多元的開拓

PubMed ID 26589267 Pubmed 日付 2016/Feb/
タイトル Profiling and Characterization of Small RNAs in the Liverwort, Marchantia polymorpha, Belonging to the First Diverged Land Plants.
ジャーナル Plant & cell physiology  2016/Feb/  57(2)  359-72 
著者 Tsuzuki Masayuki M,Nishihama Ryuichi R,Ishizaki Kimitsune K,Kurihara Yukio Y,Matsui Minami M,Bowman John L JL,Kohchi Takayuki T,Hamada Takahiro T,Watanabe Yuichiro Y
抄録 MicroRNAs (miRNAs) have important roles in gene regulation during plant development. Previous studies revealed that some miRNAs are highly shared by most land plants. Recently, the liverwort, Marchantia polymorpha, has been studied by molecular genetic approaches, and sequencing of its genome is currently underway. The expression pattern and the detailed functions of miRNAs during Marchantia development are unknown. Here, we profiled the small RNAs expressed in thalli, antheridiophores and archegoniophores of M. polymorpha using high-throughput RNA sequencing. We revealed that a limited number of miRNAs are shared between M. polymorpha and the moss, Physcomitrella patens, and that a number of miRNAs are M. polymorpha specific. Like other land plants, cognate target genes corresponding to conserved miRNAs could be found in the genome database and were experimentally confirmed to guide cleavage of target mRNAs. The results suggested that two genes in the SPL (SQUAMOSA PROMOTER BINDING-LIKE) transcription factor family, which are regulated by miR156 in most land plants, were instead targeted by two distinct miRNAs in M. polymorpha. In order to demonstrate the physiological roles of miRNAs in M. polymorpha, we constructed an miRNA ectopic expression system to establish overexpression transformants for conserved miRNAs, miR166 and miR319. Ectopic expression of these miRNAs induced abnormal development of the thallus and gemma cups, suggesting that balanced expression of miRNA/target mRNAs has a crucial role in developmental regulation in M. polymorpha. Profiling data on miRNA together with the ectopic expression system would provide new information on the liverwort small RNA world and evolutionary divergence/conservation of small RNA function among land plants.

 ゼニゴケmicroRNAの網羅的な同定

東京大学大学院総合文化研究科 生命環境科学系 濱田隆宏  投稿日時[2016-05-02 18:14:33]

ゼニゴケにおいて発現しているmicroRNAを、シーケンス解析により網羅的に同定した研究です。microRNAは標的遺伝子と相補的な配列を持ち、mRNAに結合することで転写後発現制御を行う内在性の調節性小分子RNAです。一部のmicroRNAは陸上植物に高度に保存されており、標的遺伝子との関係も他種間で維持されていることがわかっていました。ドラフトゲノムを用いたシーケンス解析の結果、ゼニゴケmicroRNAの遺伝子座の重複が非常に低いことがわかりました。これはゼニゴケの特徴である遺伝子構成のシンプルさがmicroRNAにおいても当てはまることを示すものです。シロイヌナズナなど他のモデル植物ではmicroRNA、標的遺伝子共に重複が多いことが知られており、遺伝学的な研究における困難な点でした。本研究で同定したmicroRNAのプロファイルを元に、今後ゼニゴケにおけるmicroRNAの機能を明らかにすることで、未知の陸上植物に保存されたmicroRNAを介した遺伝子制御ネットワーク等が明らかになると期待されます。