Analysis of molecular switch for cell differentiation in leaf primordium

• Project/Area Number: 25440144
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: KOJIMA Shoko 中部大学, 応用生物学部, 講師 (10340209)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TAKAHASHI Hiro 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 准教授 (30454367) ; MACHIDA Chiyoko 中部大学, 応用生物学部, 教授 (70314060)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 植物 / 発生・分化 / シロイヌナズナ / マイクロアレイ / サイトカイニン / 茎頂メリステム / AS1・AS2 / IPT3 / スイッチ / ヒストンアセチル化酵素 / クロマチン / 遺伝子ネットワーク / 転写制御 / 発生分化 / 植物ホルモン / マイクロアレイ解析 / 細胞分裂

Outline of Final Research Achievements

Leaf primordia are derived from the undifferentiated cell groups in shoot apex known as shoot apical meristem (SAM). The peripheral cells in SAM divide asymmetrically to self-renew and generate differentiated cells with leaf identity. The mechanism of this switching to cell differentiation remains unclear. We performed genetic analysis using Arabidopsis as2 eal and as2 elo3 mutants with defects in leaf differentiation. We found the levels of transcripts of ISOPENTENYLTRANSFERASE3 (IPT3) gene encoding a key enzyme in cytokinin biosynthesis are increased in these mutants as compared to those in wild type. Cytokinin, one of important plant hormones for organ initiations. The endogenous cytokinins in shoot apices were increased in these mutants. The ipt3 mutation suppressed leaf defective phenotypes in as2 eal mutants but did not in as2 elo3 mutants. These results indicate that cytokinin-dependent and -independent pathways are involved in switching for cell differentiation.

Research Products

• [Journal Article] The complex of ASYMMETRIC LEAVES (AS) proteins plays a central role in antagonistic interactions of genes for leaf polarity specification in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Machida C., Nakagawa A., Kojima S. and Machida Y.
  • Journal Title: WIREs Developmental Biology Volume: 4 Issue: 6 Pages: 655-671
  • DOI: 10.1002/wdev.196
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] シロイヌナズナの葉の裏と表の発生分化の仕組みを探る－葉の左右相称性と表側の細胞分化の鍵因子AS1-AS2の標的遺伝子ETTIN（ARF3）の同定と制御機構 (2014)
  • Author(s): 岩崎まゆみ・高橋広夫・深澤弘・町田泰則・小島晶子・町田千代子
  • Journal Title: 中部大学生物機能開発研究所紀要 Volume: 14 Pages: 35-43
  • NAID: 120006520369
• [Journal Article] Dual regulation of AUXIN-RESPONSE-FACTOR3 gene expression by AS1-AS2, which maintains the status of DNA methylation, is involved in stabilization of leaf adaxial-abaxial partitioning in Arabidopsis. (2013)
  • Author(s): Iwasaki, M., et al.
  • Journal Title: Development Volume: 140 Issue: 9 Pages: 1958-1969
  • DOI: 10.1242/dev.085365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] どう活かす他人のデータ バイオインフォマティクス活用法 (2013)
  • Author(s): 高橋広夫・岩川秀和・尾之内均・小島晶子・町田千代子
  • Journal Title: 生物工学会誌 続・生物工学基礎講座 バイオよもやま話 Volume: 91 Pages: 521-525
• [Journal Article] シロイヌナズナの葉の裏と表の発生分化の仕組みを探る.-葉の表側の分化を阻害するベルベリンの作用機作- (2013)
  • Author(s): 中川彩美・大賀一臣・車炳允・禹済泰・小島晶子・町田千代子
  • Journal Title: 中部大学生物機能開発研究所紀要 Volume: 13 Pages: 41-50
  • NAID: 120006520236
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAS1・AS2-ETT 経路を介したサイトカイニン生合成制御の解析 (2016)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・中川彩美・榊原 均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT経路を介した葉の発生・分化におけるAtIPT3とその相同遺伝子の解析 (2016)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成に関わる転写因子AS1-AS2 によるCDK inhibitor 遺伝子の発現抑制機能の解明 (2015)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・玉井元樹・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAtIPT3の解析 (2015)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] 植物オミックス解析におけるデータクレンジングとデータマイニング －葉の発生分化機構解明への応用－ (2015)
  • Author(s): 高橋広夫・小島晶子・中川彩美・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるAS1-AS2-ETT経路の役割 (2015)
  • Author(s): 町田千代子・中川彩美・高橋広夫・玉井元樹・小島晶子・町田泰則
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT経路を介した葉の発生・分化におけるIPT3とその相同遺伝子の解析 (2015)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 protects developing leaves from camptothecin influence by repressing ARF3 and KRP5 (2015)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Kojima S., Machida Y. and Machida C.
  • Organizer: 2015FASEB Science Research Conferences (SRC)
  • Place of Presentation: Saxtons River, Vermont (U.S.A.)
  • Year and Date: 2015-08-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性の確立におけるAS1-AS2-ETT 経路を介したサイトカイニン合成遺伝子の制御 (2015)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるAS1-AS2 によるKRP5 遺伝子発現の抑制機能の解明 (2015)
  • Author(s): 伊藤卓馬・中川彩美・石橋奈々子・高橋宏夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸形成に関わる因子の探索 (2015)
  • Author(s): 玉井元樹・中川彩美・伊藤卓馬・大賀一臣・高橋広夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸極性分化におけるETT 下流因子IPT3 遺伝子の役割の解明 (2015)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原 均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の表・裏分化におけるAS2-AS1複合体と核小体の役割 (2014)
  • Author(s): 町田泰則・松村葉子・石橋奈々子・氣多澄江・小島晶子・町田千代子
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の発生分化のロバストネスを支えるAS1-AS2の機能解明 (2014)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・玉井元樹・大河内俊貴・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるETTIN制御ネットワークの解明 (2014)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の発生においてAS1・AS2はサイトカイニン合成を制御する (2014)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・小嶋美紀子・高橋広夫・香田佳那・榊原均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial and medio-lateral patterning (2014)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Ito T., Kojima S., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: The 25th International Conference on Arabidopsis Research, ICAR2014
  • Place of Presentation: University of British Columbia Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Knowledge-based bioinformatic analyses of microarrays predict that epigenetic regulator AS1- AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial patterning (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Nakagawa A., Ishibashi N., Kojima S., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: The 25th International Conference on Arabidopsis Research, ICAR2014
  • Place of Presentation: University of British Columbia Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1) and AS2 regulate the expression of AtIPT3 through AUXIN RESPONSE FACTOR3/ETTIN function during leaf development in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • Author(s): Kojima S., Takahashi H., Ishibashi N., Handayani A., Matsumura Y., Machida Y., Machida C.
  • Organizer: International Symposium on Auxins and Cytokinins in Plant Development
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1:AS2-ARF3 経路はリボソームRNA 前駆体のプロセシング阻害による葉の向背軸性の崩壊を防ぐ (2014)
  • Author(s): 町田泰則・松村葉子・大林 祝・杉山崇高・石橋奈々子・サエスーヴァスケス ジュリオ・小島晶子・町田千代子
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス（富山）
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1-AS2-ETT 経路による葉の向背軸分化のメカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・高橋真理・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス（富山）
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の発生初期におけるAS1・AS2-ETT 経路によるサイトカイニン合成の制御 (2014)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・小嶋美紀子・高橋広夫・香田佳那・榊原 均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス（富山）
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるAS1-AS2 によるKRP5 遺伝子発現の抑制機能の解明 (2014)
  • Author(s): 伊藤卓馬・中川彩美・高橋真理・石橋奈々子・高橋広夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス（富山）
• [Presentation] The AS1-AS2-ETT pathway regulates cytokinin synthesis and cell division. (2013)
  • Author(s): Machida C., Takahashi H., Iwasaki M., Nakagawa A., Ishibashi N., Eshed Y., Kojima S., Machida Y.
  • Organizer: ASEB Science Research Conferences (SRC) for 2013, Mechanisms in Plant Development
  • Place of Presentation: Vermont Academy (Saxtons River, Vermont, USA)
• [Presentation] Identification of downstream targets of ASYMMETRIC LEAVES2 and its modifiers during leaf development in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • Author(s): Kojima S., Takahashi H., Ishibashi N., Handayani A., Matsumura Y., Prananingrum P., Machida Y. and Machida C.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences (SRC) for 2013, Mechanisms in Plant Development
  • Place of Presentation: Vermont Academy (Saxtons River, Vermont, USA)
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の形態形成に関わるASYMMETRIC LEAVES2下流因子の探索 (2013)
  • Author(s): 小島晶子・高橋広夫・石橋奈々子・松村葉子・Prananingrum Pratiwi・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場、神戸ポートピアホテル（神戸）
• [Presentation] DNA 損傷試薬は、シロイヌナズナのAS1-AS2-ETT 経路を介して葉の向背軸分化を特異的に阻害する (2013)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・高橋真理・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸国際展示場、神戸ポートピアホテル（神戸）
• [Book] 環境生物学序論 改訂版 編集：南基泰、上野薫、山木昭平 (2015)
  • Author(s): 南基泰、上野薫、山木昭平、愛知真木子、大塚健三、小島晶子、鈴木茂、宗宮弘明、他
  • Total Pages: 307
  • Publisher: 風媒社
• [Remarks] 中部大学応用生物学部環境生物科学科 小島晶子研究室
  • URL: http://www3.chubu.ac.jp/faculty/kojima_shoko/
• [Remarks] 中部大学応用生物学部環境生物科学科 教員情報
  • URL: http://www.chubu.ac.jp/about/faculty/profile/0bb6a808c3a5036c19723c0437ccea8e66dba09f.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 小島研究室
  • URL: http://stu.isc.chubu.ac.jp/bio/public/Environ_Bio/labo/kojima_lab/index.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 教員情報
  • URL: http://www.chubu.ac.jp/about/faculty/profile/0bb6a808c3a5036c19723c0437ccea8e66dba09f.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 小島研究室
  • URL: http://stu.isc.chubu.ac.jp/bio/public/Environ_Bio/labo/kojima_lab/index.html
• [Remarks] 中部大学 応用生物学部 環境生物科学科 教員情報
  • URL: http://www.chubu.ac.jp/about/faculty/profile/0bb6a808c3a5036c19723c0437ccea8e66dba09f.html