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Universality of regulation of cell fate determination by the circadian clock

Research Project

Project/Area Number 18H02461
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

Endo Motomu  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80551499)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 概日リズム / 分化全能性 / 1細胞トランスクリプトーム / 概日時計 / 細胞運命決定 / 1細胞解析 / 植物 / 分化誘導 / 1細胞トランスクリプトーム / 分化
Outline of Final Research Achievements

The pluripotency of plant cells, an important characteristic, has been suggested to be associated with circadian rhythms. However, isolation of undifferentiated cells from plants has been challenging, making it difficult to determine whether the circadian clock is involved in cell differentiation and how specific clock genes are involved. In this study, we used the Vascular cell induction culture system using Arabidopsis leaves (VISUAL) system together with time-series single-cell transcriptome analysis using glass capillaries. We found that the clock gene LUX is specifically induced at the late stage of cell division and directly regulates the expression of cell cycle and cell differentiation-related genes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、概日時計遺伝子が直接、細胞運命決定に関わっていることが明らかとなった。また、細胞運命の決定に先立って概日リズム形成が起こっていることが明らかになったことから、概日リズムはこれまでに考えられている以上に広範な現象に関わっている可能性が示唆された。
植物細胞が分化全能性を示す一方で、動物細胞が示さないことは大きな謎であるが、動物細胞、植物細胞の両方において概日時計の関与が示唆されたことから、概日時計の機能あるいはその制御対象の違いがこうした違いを生み出している可能性が考えられ、分化全能性に対する理解がさらに進むきっかけになると期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (43 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (37 results) (of which Int'l Joint Research: 22 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] A guiding role of the Arabidopsis circadian clock in cell differentiation revealed by time-series single-cell RNA sequencing2022

    • Author(s)
      Torii K, Inoue K, Bekki K, Haraguchi K, Kubo M, Kondo Y, Suzuki T, Kubota A, Uemoto K, Shimizu H, Saito M, Fukuda H, Araki T, Endo M
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 40 Pages: 111059-111059

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Sulfanilamide Regulates Flowering Time through Expression of the Circadian Clock Gene LUX2022

    • Author(s)
      Hirohata Atsuhiro、Yamatsuta Yuta、Ogawa Kaori、Kubota Akane、Suzuki Takamasa、Shimizu Hanako、Kanesaka Yuki、Takahashi Nozomu、Endo Motomu
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Issue: 5 Pages: 649-657

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac027

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Color-Changing Fluorescent Barcode Based on Strand Displacement Reaction Enables Simple Multiplexed Labeling2022

    • Author(s)
      Makino Koki、Susaki Etsuo A.、Endo Motomu、Asanuma Hiroyuki、Kashida Hiromu
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 144 Issue: 4 Pages: 1572-1579

    • DOI

      10.1021/jacs.1c09844

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Na+/Ca2+ exchanger mediates cold Ca2+ signaling conserved for temperature-compensated circadian rhythms2021

    • Author(s)
      Kon Naohiro、Wang Hsin-tzu、Kato Yoshiaki S.、Uemoto Kyouhei、Kawamoto Naohiro、Kawasaki Koji、Enoki Ryosuke、Kurosawa Gen、Nakane Tatsuto、Sugiyama Yasunori、Tagashira Hideaki、Endo Motomu、Iwasaki Hideo、Iwamoto Takahiro、Kume Kazuhiko、Fukada Yoshitaka
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Issue: 18 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abe8132

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Time-Series Single-Cell RNA-Seq Data Reveal Auxin Fluctuation during Endocycle2020

    • Author(s)
      Kotaro Torii
    • Journal Title

      Plant cell & physiology

      Volume: 61 Issue: 2 Pages: 243254-243254

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz228

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  • [Journal Article] ELF in the root2020

    • Author(s)
      Akane Kubota & Motomu Endo
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 336-337

    • DOI

      10.1038/s41477-020-0636-0

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  • [Presentation] 時計遺伝子PRR7は光受容体phototropinのシグナル伝達系を制御する2022

    • Author(s)
      森本隆弘、Carlo F M Gian 粕谷日向子、久保田茜、高橋望、中道範人、遠藤求
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会
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  • [Presentation] 栄養素の輸送を介した器官間でのカップリングが概日時計の安定性を高める2022

    • Author(s)
      上本恭平、国本由美、森史、伊藤浩史、江頭春樹、久保田茜、木下俊則、荒木崇、遠藤求
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会
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  • [Presentation] Different root expression patterns of circadian clock in Arabidopsis thaliana2022

    • Author(s)
      Yu Leng, Akane Kubota, Nozomu Takahashi, Tatsuaki Goh, Motomu Endo
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      第63回日本植物生理学会
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  • [Presentation] 組織特異的な時計遺伝子の機能解明2022

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      大畑駿一郎、高橋望、久保田茜、遠藤求
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      第63回日本植物生理学会
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  • [Presentation] B-boxファミリーGroupVは低温下で花成を制御する2022

    • Author(s)
      近藤祐雅、久保田茜、菅野茂夫、村中智明、高橋望、今泉貴登、遠藤求
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 時差ボケ実験から植物の外的符合モデルを再考する2021

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      久保田茜、山本いずみ、遠藤求
    • Organizer
      第28回 日本時間生物学会学術大会
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  • [Presentation] Clock genes show different spatiotemporal expression in Arabidopsis thaliana root2021

    • Author(s)
      Yu Leng, Akane Kubota, Nozomu Takahashi, Tatsuaki Goh, Motomu Endo
    • Organizer
      第28回 日本時間生物学会学術大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Shoot-root two0way communication stabilizes circadian rhythm in Arabidopsis2021

    • Author(s)
      上本恭平、国本有美、荒木崇、遠藤求
    • Organizer
      第28回 日本時間生物学会学術大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 地上部の概日時計による根毛伸長メカニズムの解析2021

    • Author(s)
      池田ひかり、内川大雅、近藤洋平、久保田茜、遠藤求
    • Organizer
      日本植物学会 第85回大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 野外環境における光と温度によるFT遺伝子の発現制御機構2021

    • Author(s)
      久保田茜、近藤祐雅、遠藤求、今泉貴登
    • Organizer
      日本植物学会 第85回大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温による花成制御機構の解析2021

    • Author(s)
      尾崎友亮、久保田茜、今泉貴登、遠藤求
    • Organizer
      日本植物学会 第85回大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Seasonal cues control the daily expression patterns of FT to optimize flowering time in nature2021

    • Author(s)
      Akane Kubota, Yusuke Ozaki, Yoshinori Kondo, Motomu Endo, Takato Imaizumi
    • Organizer
      第44回分子生物学会年会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Time to update the external coincidence model in Arabidopsis2021

    • Author(s)
      Motomu Endo
    • Organizer
      Sapporo Symposium on Biological Rhythm 2021
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    • Invited
  • [Presentation] 野外環境における日長認識機構の解明に向けて2020

    • Author(s)
      久保田 茜, 今村 慎吾,遠藤 求, 今泉 貴登
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 慢性的な時差ボケは古い葉の光障害を増加させる2020

    • Author(s)
      山中 美和子, 久保田 茜, 遠藤 求
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 糖と栄養素の輸送による時間情報伝達が概日時計の安定性を生み出す2020

    • Author(s)
      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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      2018 Annual Research Report
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  • [Presentation] Origination of the circadian clock system in stem cells regulates cell differentiation2020

    • Author(s)
      鳥井 孝太郎,井上 圭佑,荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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      2018 Annual Research Report
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  • [Presentation] 植物における 3D single cell トランスクリプトーム技術の開発2020

    • Author(s)
      内川 大雅, 久保田 茜, 遠藤 求
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PRR7 は光受容体 phototropin のシグナル伝達系を制御する2020

    • Author(s)
      鷲見 駿太, 粕谷 日向子, 鳥井 孝太郎, 久保田 茜, 遠藤 求
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 概日時計を介した季節認識機構の制御2020

    • Author(s)
      廣畑 敦洋, 山蔦 祐太, 荒木 崇, 遠藤 求
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      第61回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] Effect of light and temperature fluctuation on daily FT expression pattern2019

    • Author(s)
      Akane Kubota, Nayoung Lee, YoungHun Song, Motomu Endo, and Takato Imaizumi
    • Organizer
      International Symposium on Plant Photobiology
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 器官間での時間情報伝達に栄養素が関わる2019

    • Author(s)
      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第26回学術大会日本時間生物学会
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  • [Presentation] Origination of the circadian clock system in stem cells regulates cell differentiation2019

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      鳥井 孝太郎,井上 圭佑,荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第26回学術大会日本時間生物学会
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  • [Presentation] PRR7は光受容体PHOTのシグナル伝達系を制御する2019

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      粕谷 日向子, 鳥井 孝太郎, 遠藤 求
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      第26回学術大会日本時間生物学会
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  • [Presentation] 概日時計を介した季節認識機構の制御2019

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      廣畑 敦洋, 山蔦 祐太, 荒木 崇, 遠藤 求
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      第26回学術大会日本時間生物学会
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  • [Presentation] 野外環境における温度と光によるFT遺伝子の発現制御機構2019

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      久保田 茜, Nayoung Lee, 遠藤 求, 今泉 貴登
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      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] シロイヌナズナにおける、組織間で時間情報を共有する仕組みの解明2019

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      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
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  • [Presentation] 細胞タイプ特異的な概日時計が細胞の運命を決定する2019

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      鳥井 孝太郎, 井上 佳祐, 別城 啓太, 遠藤 求
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 概日時計の調節による季節認識メカニズムの制御2019

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      廣畑 敦洋, 山蔦 祐太, 荒木 崇, 遠藤 求
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      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] Origination of the circadian clock system in stem cells regulates cell differentiation in Arabidopsis thaliana2019

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      Motomu Endo
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  • [Presentation] 根から地上部へ時間情報を伝達する仕組みの解明2018

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      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
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      新学術領域 環境記憶統合 第4回若手の会
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  • [Presentation] Regulation of floering by light and temperature2018

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      Akane Kubota, YoungHun Song, Nayoung Lee, and Takato Imaizumi
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  • [Presentation] シロイヌナズナにおける、組織間で時間情報を共有する仕組みの解明2018

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      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第25回日本時間生物学会学術大会
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  • [Presentation] Cell-type specific clock system regulates plant cell fate2018

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      鳥井 孝太郎, 井上 佳祐, 別城 啓太, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第25回日本時間生物学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 概日時計は細胞周期を介して細胞運命決定を制御する2018

    • Author(s)
      別城 啓太, 鳥井 孝太郎, 井上 佳祐, 清水 華子, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      第25回日本時間生物学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおいて、組織間で時間情報を共有する仕組みの解明2018

    • Author(s)
      上本 恭平, 国本 有美, 荒木 崇, 遠藤 求
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Circadian clocks in Arabidopsis regulates cell-fate determination.2018

    • Author(s)
      Motomu Endo
    • Organizer
      apporo Symposium on Biological Rhythm in 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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