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Genetic regulation of stem cell maintenance during axillary bud formation in rice

Research Project

Project/Area Number 16K18563
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Plant molecular biology/Plant physiology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Tanaka Wakana  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10725245)

Research Collaborator Hirano Hiro-Yuki  東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (00192716)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords腋芽分裂組織 / 幹細胞 / イネ / 分げつ / 側枝 / TAB1 / 腋芽 / メリステム / FON2 / 腋芽メリステム / TOB / 形態形成 / pre-meristem zone
Outline of Final Research Achievements

Plant development depends on the activity of apical meristems. Pluripotent stem cells are maintained in the shoot apical meristem (SAM) throughout the plant life cycle, and provide cells for continuous organ formation. Branching pattern also depends on the meristem activity. Branches are derived from the axillary meristems (AMs) formed at leaf axils. Although much progress has been made for understanding stem cell regulation in the SAM, our understanding of stem cell regulation during AM development is insufficient.
To understand when and where stem cells are established during AM formation in rice, and how they are maintained after their establishment, we undertook a molecular genetic analysis focusing on known stem cell regulators. We first revealed that stem cells are established at an early stage of AM development by the spatiotemporal expression analysis of a stem cell marker. We then identified both positive and negative regulators of stem cell fate during AM development.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、植物の頂端分裂組織における幹細胞の制御について活発に研究が行われている中、腋芽形成過程における幹細胞に着目した研究はほとんど行われていなかった。本研究は、腋芽形成過程における幹細胞の確立と維持制御という、植物発生学分野での独創的な研究を展開することができたと考えている。
また、イネの腋芽形成は側枝の数、最終的には穂の数を決定するため、本研究成果は植物発生学の分野に留まらず、将来的には応用研究にも貢献することが期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] BELL1-like homeobox genes regulate inflorescence architecture and meristem maintenance in rice2019

    • Author(s)
      Ikeda Takuyuki、Tanaka Wakana、Toriba Taiyo、Suzuki Chie、Maeno Akiteru、Tsuda Katsutoshi、Shiroishi Toshihiko、Kurata Tetsuya、Sakamoto Tomoaki、Murai Masayuki、Matsusaka Hiroaki、Kumamaru Toshihiro、Hirano Hiro-Yuki
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 465-478

    • DOI

      10.1111/tpj.14230

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rice flower development revisited: regulation of carpel specification and flower meristem determinacy.2019

    • Author(s)
      Sugiyama S.-H., Yasui Y., Ohmori S., Tanaka W., and Hirano H.-Y.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 1284-1295

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz020

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three TOB1-related YABBY genes are required to maintain proper function of the spikelet and branch meristems in rice.2017

    • Author(s)
      Tanaka, W., Toriba, T., and Hirano, H.-Y.
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 215 Issue: 2 Pages: 825-839

    • DOI

      10.1111/nph.14617

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genetic enhancer analysis reveals that FLORAL ORGAN NUMBER2 and OsMADS3 cooperatively regulate maintenance and determinacy of the flower meristem in rice.2017

    • Author(s)
      Yasui, Y., Tanaka, W., Sakamoto, T., Kurata, T., and Hirano, H.-Y.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polar patterning of the spikelet is disrupted in the <i>two opposite lemma</i> mutant in rice2016

    • Author(s)
      Sugiyama, S.-H., Tanaka, W., and Hirano, H.-Y.
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 91 Issue: 4 Pages: 193-200

    • DOI

      10.1266/ggs.16-00014

    • NAID

      130005450120

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] イネの腋芽幹細胞の確立と維持機構2019

    • Author(s)
      田中若奈、平野博之
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
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      第60回日本植物生理学会年会
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      池田拓之、田中若奈、鳥羽大陽、前野哲輝、津田勝利、城石俊彦、倉田哲也、坂本智昭、村井正之、松坂弘明、熊丸敏博、平野博之
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] イネにおける心皮の決定メカ ニズムの解析2019

    • Author(s)
      杉山茂大、安居佑季子、大森涼葉、田中若奈、平野博之
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      第60回日本植物生理学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イネの腋芽形成過程における幹細胞維持の制御メカニズム2019

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      田中若奈、平野博之
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      池田拓之、田中若奈、鳥羽大陽、前野哲輝、津田勝利、城石俊彦、倉田哲也、坂本智昭、村井正之、松坂弘明、熊丸敏博、平野博之
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      日本育種学会 第135回講演会
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  • [Presentation] イネの分げつ形成不全変異体に関する遺伝学的解析2018

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      並木愛海、田中若奈、平野博之
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      日本育種学会 第134回講演会
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      2018 Annual Research Report
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    • Author(s)
      鈴木千絵、田中若奈、平野博之
    • Organizer
      日本育種学会 第134回講演会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イネのブランチ形成における幹細胞制御因子の分子遺伝学的解析2018

    • Author(s)
      田中若奈、平野博之
    • Organizer
      日本遺伝学会 第90回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イネの腋芽形成におけるメリステム関連遺伝子の役割2018

    • Author(s)
      田中若奈、平野博之
    • Organizer
      日本育種学会第133回講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] イネの floral organ number2 亢進変異体を用いたメリステム維持機構の解析2018

    • Author(s)
      鈴木千絵、田中若奈、平野博之
    • Organizer
      日本育種学会第133回講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] イネの TOB1 様 YABBY 遺伝子は全ての生殖成長期のメリステムを制御する2017

    • Author(s)
      田中若奈, 鳥羽大陽,平野博之
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] fon2-3 表現型を昂進する変異の同定とその原因遺伝子の機能解析2016

    • Author(s)
      安居 佑季子, 田中 若奈, 坂本 智昭, 倉田 哲也, 平野 博之
    • Organizer
      日本育種学会第130回講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取県・鳥取市)
    • Year and Date
      2016-09-24
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 小穂の器官配置に異常が生じる変異体 two opposite lemma (tol) の解析2016

    • Author(s)
      杉山茂大, 田中若奈, 鳥羽大陽, 坂本智昭, 倉田哲也, 平野博之
    • Organizer
      日本育種学会第130回講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学(鳥取県・鳥取市)
    • Year and Date
      2016-09-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] イネの段階的な腋芽形成を制御する遺伝子の解析2016

    • Author(s)
      田中若奈, 平野博之
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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