メリステム形成を制御するオーキシン信号伝達ネットワークの総体と核内分子挙動の解明

• Project/Area Number: 18J12698
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 秀政 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 陸上植物 / 苔類ゼニゴケ / 植物ホルモン / オーキシン / クローナル解析 / 発生 / 幹細胞 / 器官形成 / メリステム

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、陸上植物における幹細胞領域（メリステム）の形成および制御のメカニズム解明を目的とする。今年度は、①オーキシン信号伝達因子の分子機能と生理機能の解析 ②幹細胞形成過程と発芽後の発生過程における頂端細胞の挙動ならびに細胞系譜の解析 を中心に研究し、学会発表および論文発表を行った。いずれの研究も論文未発表の研究成果が残り、投稿準備を進めている。
① オーキシンは、受容体TIR1/AFBに受容されると転写抑制因子AUX/IAAの分解を促し、転写因子ARFによる遺伝子発現制御を亢進する。本研究では、遺伝子冗長性の低い苔類ゼニゴケを用いてオーキシン受容体遺伝子をすべて失ったMptir1ko植物を作出し、分化状態およびオーキシン応答性の解明を目的としたトランスクリプトーム解析を行った。また、オランダWageningen大学を中心とした共同研究に参画し、ゼニゴケARFホモログの転写抑制機能の解析を行った。
② ゼニゴケは、一細胞の頂端細胞を起点として成長する。頂端細胞の形成や発生中の挙動を解明するため、任意の発生段階でごく少数の細胞を遺伝的にラベルして細胞系譜を可視化するクローナル解析の実験系を立ち上げていた。クローナル解析の実験系およびゼニゴケの器官が複数の細胞系譜にまたがって形成されることを論文発表した。クローナル解析を活用した無性繁殖体発生における頂端細胞系譜とオーキシン信号伝達の寄与、および発芽後の頂端細胞の分岐機構について解析中である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Wageningen University(オランダ)
• [Int'l Joint Research] University of Bristol(英国)
• [Journal Article] Design principles of a minimal auxin response system (2020)
  • Author(s): Hirotaka Kato, Sumanth K. Mutte, Hidemasa Suzuki, Isidro Crespo, Shubhajit Das, Tatyana Radoeva1, Mattia Fontana, Yoshihiro Yoshitake, Emi Hainiwa, Willy van den Berg, Simon Lindhoud, Kimitsune Ishizaki, Johannes Hohlbein, Jan Willem Borst, D. Roeland Boer, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Dolf Weijers
  • Journal Title: Nature Plants Volume: －
  • DOI: 10.1101/760876
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Positional cues regulate dorsal organ formation in the liverwort Marchantia polymorpha (2020)
  • Author(s): Suzuki H, Harrison CJ, Shimamura M, Kohchi T, Nishihama R
  • Journal Title: J Plant Res. Volume: 133 Issue: 3 Pages: 311-321
  • DOI: 10.1007/s10265-020-01180-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Division Patterns and Apical Cell Lineages in Developing Gemma Revealed by Clonal Analysis in the Liverwort Marchantia polymorpha (2020)
  • Author(s): 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • Organizer: 日本植物生理学会 第61回大会
• [Presentation] ゼニゴケAMP1 およびCYP78 酵素のオーキシン応答とメリステム形成における機能 (2020)
  • Author(s): 副島裕乃、鈴木秀政、池田敬登、桐田啓如、武田真由子、西浜竜一、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会 第61回大会
• [Presentation] Clonal Analysis to Revealing Division Patterns and Stem Cell Lineages in Developing Gemma of Marchantia polymorpha (2019)
  • Author(s): Hidemasa Suzuki, C. Jill Harrison, Masaki Shimamura, Takayuki Kohchi, Ryuichi Nishihama
  • Organizer: Marchantia Workshop 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The sole conserved auxin receptor MpTIR1 is dispensable for cell survival but critical for organized 3D body plan (2019)
  • Author(s): Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • Organizer: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Clonal analysis approach to revealing the mechanisms of stem cell formation in Marchantia polymorpha (2019)
  • Author(s): Hidemasa Suzuki, C. Jill Harrison, Masaki Shimamura, Takayuki Kohchi, Ryuichi Nishihama
  • Organizer: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A simple mechanistic model for auxin response in land plants (2019)
  • Author(s): Hirotaka Kato, Sumanth K. Mutte, Emi Hainiwa, Hidemasa Suzuki, Yoshihiro Yoshitake, Minami Katayama, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Dolf Weijers
  • Organizer: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クローナル解析で迫る苔類ゼニゴケの二叉分枝メカニズム (2019)
  • Author(s): 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • Organizer: 新学術領域研究「植物の周期と変調」若手ワークショップ
• [Presentation] ゼニゴケの無性芽発生における分裂パターンと幹細胞系譜の解明に向けたクローナル解析 (2019)
  • Author(s): 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • Organizer: 近畿植物学会
• [Presentation] The sole auxin receptor MpTIR1 plays critical roles in organogenesis from stem cells in the liverwort Marchantia polymorpha (2019)
  • Author(s): 鈴木秀政、加藤大貴、岩野惠、西浜竜一、河内孝之
  • Organizer: 新学術領域研究「植物多能性幹細胞」若手ワークショップ
• [Presentation] ゼニゴケ唯一のTIR1/AFBホモログMpTIR1は生存に必須でないが正常な器官形成に必須である (2019)
  • Author(s): 鈴木秀政、加藤大貴、西浜竜一、河内孝之
  • Organizer: 日本植物学会第83回大会
• [Presentation] クローナル解析で究明する苔類ゼニゴケの無性芽発生パターンとオーキシン受容体MpTIR1の役割 (2018)
  • Author(s): 鈴木 秀政, C. Jill Harrison, 嶋村 正樹, 山岡 尚平, 河内 孝之, 西浜 竜一
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会
• [Presentation] オーキシン受容体MpTIR1によるゼニゴケの無性芽形成制御 (2018)
  • Author(s): 鈴木 秀政, C. Jill Harrison, 嶋村 正樹, 山岡 尚平, 河内 孝之, 西浜 竜一
  • Organizer: 新学術領域研究「植物多能性幹細胞」第二回若手ワークショップ
• [Presentation] Genetic analysis with the liverwort Marchantia polymorpha reveals an essential role of TIR1-mediated auxin signaling in the 3D body plan (2018)
  • Author(s): Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • Organizer: EMBO Workshop New shores in land plant evolution
  • Int'l Joint Research