ゼニゴケにおける不定成長抑制機構の研究

• Project/Area Number: 14J08452
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 平川 有宇樹 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ペプチドホルモン / シロイヌナズナ / ゼニゴケ / CLEペプチド / ペプチドシグナル / 植物発生

Outline of Annual Research Achievements

細胞間シグナル分子のモデルとして、CLEペプチドホルモンの解析を行った。当初の計画では遺伝的冗長性の低いゼニゴケにおいて新規の情報因子やその分子機構を明らかにすることを目的としていたが、これに加え、植物ゲノム中に存在する遺伝的多様性を利用した分子設計研究への展開が見られた。
昨年度までに、ゼニゴケにはMpCLE1-MpTDRとMpCLE2-MpCLV1の二つのCLEペプチド-受容体シグナル経路が存在し、前者は器官サイズの制御を行うことを明らかにしてきた。今回、MpCLE1変異体における器官サイズの増大が分裂組織活性の亢進によるものであることを組織学的な解析によりつきとめた。これは、シロイヌナズナ等の被子植物で知られるCLV3シグナルの機能に類似する。一方、細胞分裂面に着目すると、MpCLE1はシロイヌナズナTDIF-TDR経路と類似した作用を持つことが示唆された。したがって、ゼニゴケとシロイヌナズナのCLEペプチドシグナル経路は、遺伝的に独立な2種類のCLEペプチドが保存されながらも、細胞レベルでの機能としては複数の作用が異なる組み合わせで存在していることが分かった。
昨年度、シロイヌナズナに対して、その2種類のCLE経路を活性化できる人工的なCLEペプチドを見出した。今回、この人工ペプチド（KIN）の作用機序を調べた結果、KINペプチドはたしかに二種類の受容体、CLV1とTDRに結合し、作用することが明らかとなった。このようなペプチドは天然の植物には見つかっておらず、むしろ進化的にゲノム中から排除されてきたことが示唆された。ペプチドの配列を人為的に組み直すことによって、天然の植物ペプチド分子では発揮できない作用を持つペプチドを作ることができたと言える。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Monash University(Australia)
• [Int'l Joint Research] Uppsala University(Sweden)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Cryptic bioactivity capacitated by synthetic hybrid plant peptides (2017)
  • Author(s): Hirakawa Y, Shinohara H, Welke K, Irle S, Matsubayashi Y, Torii KU, Uchida N.
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 8 Issue: 1 Pages: 14318-14318
  • DOI: 10.1038/ncomms14318
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 植物の形を調節するペプチドホルモン (2016)
  • Author(s): 平川有宇樹、池松朱夏、打田直行、鳥居啓子
  • Journal Title: 現代化学 Volume: 543 Pages: 26-29
  • NAID: 40020820522
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Auxin produced by the indole-3-pyruvic acid pathway regulates development and gemmae dormancy in the liverwort Marchantia polymorpha. (2016)
  • Author(s): Eklund, D.M., Ishizaki, K., Flores-Sandoval, E., Kikuchi, S., Takebayashi, Y., Tsukamoto, S., Hirakawa, Y., Nonomura, M., Kato, H., Kouno, M., Bhalerao, R.P., Lagercrantz, U., Kasahara, H., Kohchi, T. and Bowman, J.L.
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 27 Issue: 6 Pages: 1650-69
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00065
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A role of TDIF peptide signaling in vascular cell differentiation is conserved among euphyllophytes. (2015)
  • Author(s): Hirakawa, Y. and Bowman, J.L.
  • Journal Title: Front. Plant Sci. Volume: 6 Pages: 1048-1048
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.01048
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cell walls as a stage for intercellular communication regulating shoot meristem development (2015)
  • Author(s): Tameshige T, Hirakawa Y, Torii KU, Uchida N
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 11 Pages: 324-324
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00324
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Peptide Ligands in Plants (2014)
  • Author(s): Yuki Kondo, Yuki Hirakawa, Hiroo Fukuda
  • Journal Title: Enzymes Volume: 35 Pages: 85-111
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-801922-1.00004-x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Control of haploid organ size by CLE peptide signalingYuki (2017)
  • Author(s): Hirakawa, Naoyuki Uchida, Takayuki Kohchi, Shinichiro Sawa, John Bowman
  • Organizer: 第57回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Synthetic peptide that artificially exerts two distinct CLE activities (2016)
  • Author(s): Yuki Hirakawa, Hidefumi Shinohara, Yoshikatsu Matsubayashi, Keiko Torii, Naoyuki Uchida
  • Organizer: 第56回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] ハイブリッド型植物ペプチドホルモンの研究 (2016)
  • Author(s): 平川有宇樹, 篠原秀文, Kai Welke, Stephan Irle, 松林嘉克, 鳥居啓子, 打田直行
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄
• [Presentation] Hybrid engineering of CLE peptides (2016)
  • Author(s): Yuki Hirakawa, Hidefumi Shinohara, Kai Welke, Stephan Irle, Yoshikatsu Matsubayashi, Keiko Torii, Naoyuki Uchida
  • Organizer: CSH Asia Conference
  • Place of Presentation: 兵庫
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of meristem activity by CLE peptide hormones in Marchantia (2016)
  • Author(s): Yuki Hirakawa, Shinohara Hidefumi, Yoshikatsu Matsubayashi, Kohchi Takayuki, Shinichiro Sawa, John L. Bowman, Keiko U. Torii, Naoyuki Uchida
  • Organizer: EMBO workshop for New model systems for early land plant evolution
  • Place of Presentation: Austria
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hybrid engineering of CLE peptides (2016)
  • Author(s): Yuki Hirakawa, Hidefumi Shinohara, Kai Welke, Stephan Irle, Yoshikatsu Matsubayashi, Keiko Torii, Naoyuki Uchida
  • Organizer: PLANT PEPTIDES & RECEPTORS 2016
  • Place of Presentation: France
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CLEPの活性に関する研究 (2015)
  • Author(s): 平川 有宇樹、河内 孝之、澤 進一郎、John L. Bowman、打田 直行
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] ゼニゴケに存在する二種類のCLEペプチドは異なる機構により葉状体の成長を制御する (2015)
  • Author(s): 平川有宇樹、田畑亮、河内孝之、打田直行、澤進一郎、John Bowman
  • Organizer: 第56回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] Role of CLE peptide signaling in Marchantia development (2014)
  • Author(s): Yuki Hirakawa, Ryo Tabata, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Naoyuki Uchida, John Bowman, Shinichiro Sawa
  • Organizer: Marchantia Workshop 2014
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫）
  • Year and Date: 2014-12-09
• [Presentation] CLE family of short secretory peptides in Marchantia and Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Yuki Hirakawa
  • Organizer: Bowman 50 meeting
  • Place of Presentation: Melbourne (Australia)
  • Year and Date: 2014-10-17
• [Presentation] ゼニゴケCLEペプチドホルモンの機能 (2014)
  • Author(s): 2)平川有宇樹、田畑亮、石崎公庸、河内孝之、John Bowman、澤進一郎
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川）
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Book] 新しい植物ホルモンの科学 第3版 (2016)
  • Author(s): 浅見 忠男、柿本 辰男 （9章担当）
  • Total Pages: 192
  • Publisher: 講談社