Precise regulation of plant hormone perception

• Project/Area Number: 18H02085
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Hagihara Shinya 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80373348)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: サイトカイニン / ジベレリン / 植物ケミカルバイオロジー / 植物科学 / ケミカルバイオロジー / 植物ケミカルバイロジー / 植物ホルモン

Outline of Final Research Achievements

We developed a bump-and-hole pair of cytokinin and it receptor AHK4. The synthetic cytokinin induced the expression of cytokinin-inducible genes in Arabidopsis expressing the modified AHK4, but not in wild-type plants. These data clearly demonstrates that the bump-and-hole cytokinin-AHK4 pair works in planta and will be a powerful molecular tool for cytokinin biology.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物ホルモン受容体の多くは冗長性をもつため、遺伝学手法だけでは解明不可能な仕組みが多々存在している。さらに、植物ホルモンがいつ・どこで受容されると対象とする生理応答が引き起こされるかは、未解明な点が多く残されている。こうした課題を解決するため、本研究ではbump-hole法を植物科学に取り入れることで、植物ホルモンの効果を細胞や器官特異的に誘起する手法を開発する。本手法は、植物科学にパラダイムシフトを起こすのみならず、農業を飛躍的に効率化する革新的技術を提供でき、幅広い分野への波及効果が期待される。

Research Products

• [Journal Article] A super-sensitive auxin-inducible degron system with an engineered auxin-TIR1 pair. (2020)
  • Author(s): Kohei Nishimura , Ryotaro Yamada , Shinya Hagihara , Rie Iwasaki , Naoyuki Uchida , Takumi Kamura , Koji Takahashi , Keiko U Torii , Tatsuo Fukagawa
  • Journal Title: Nucleic acids research Volume: 48 Issue: 18 Pages: e108-e108
  • DOI: 10.1093/nar/gkaa748
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chemical hijacking of auxin signaling with an engineered auxin-TIR1 pair (2018)
  • Author(s): Uchida N, Takahashi K, Iwasaki R, Yamada R, Yoshimura M, Endo TA, Kimura S, Zhang H, Nomoto M, Tada Y, Kinoshita T, Itami K, Hagihara S and Torii KU
  • Journal Title: Nature Chem. Biol. Volume: 14 Issue: 3 Pages: 299-305
  • DOI: 10.1038/nchembio.2555
  • NAID: 120006473593
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A super strong engineered auxin-TIR1 pair. (2018)
  • Author(s): Yamada R, Murai K, Uchida N, Takahashi K, Iwasaki R, Tada Y, Kinoshita T, Itami K, Torii KU and Hagihara S
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 59 Issue: 8 Pages: 1538-1544
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy127
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物ホルモン受容体の機能制御 (2021)
  • Author(s): 萩原伸也
  • Organizer: 酵素工学研究会 第85回講演会
  • Invited