ヒストン脱メチル酵素JUMONJIによる温度記憶の制御機構の解析

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 16H01468
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 山口 暢俊 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (90767899)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: エピジェネティクス / 環境応答 / シロイヌナズナ / 高温順化 / JUMONJI / 植物 / エピジェネティックス / 生物学 / 分子遺伝学 / 植物生理

Outline of Annual Research Achievements

野生型とjmj変異体を用いて高温順化の表現型の解析を行った。高温のみを与えた場合には、どちらの植物も損傷が大きく、生存率が著しく減少した。一方、中程度の高温によって順化をさせて、3日間経過したのちに高温を与えた場合、野生型は高温順化して耐性を保持した。しかし、jmj変異体では、高温順化する能力が低く、耐性を維持しにくくなることがわかった。
JMJの下流の遺伝子発現を調べるために、高温順化に関わる遺伝子の発現解析を行った。高温応答を制御するマスター制御因子であるHEAT SHOCK FACTOR A2の下流で機能して高温順化を制御するHEAT SHOCK PROTEIN 21 (HSP21)とHEAT STRESS ASSOCIATED 32 (HSA32)の遺伝子発現には違いが見られた。野生型に順化を経て高温を与えると、2日間ほどはHSP21とHSA32の発現は高い状態に維持される。しかし、jmj変異体では、順化を行っても、高温を与えてから4時間以内に2つの遺伝子の発現量を高い状態に維持できなくなることがわかった。そのため、JMJはHSP21やHSA32のなどの高温応答遺伝子の発現を高い状態に維持するようにはたらくことがわかった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis. (2018)
  • Author(s): Uemura, A., Yamaguchi, N, Xu, Y., Wee, W-Y., Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., and Ito, T.
  • Journal Title: Plant Reproduction Volume: 31 Issue: 1 Pages: 89-105
  • DOI: 10.1007/s00497-017-0315-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Gene expression and transcription factor binding tests using mutated-promoter reporter lines (2018)
  • Author(s): Ayako Nishizawa-Yokoi, Nobutoshi Yamaguchi
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fine-tuning of auxin homeostasis governs the transition from floral stem cell maintenance to gynoecium formation. (2017)
  • Author(s): Yamaguchi, N., Huang, J., Xu, Y., Tanoi, K., and Ito, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1125-1125
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01252-6
  • NAID: 120006364326
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 花の形づくりを決める遺伝子ネットワーク シロイヌナズナ花研究のこれまでとこれから. (2017)
  • Author(s): 角谷侑香, 山口暢俊, 伊藤寿朗.
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 55 Pages: 602-610
  • NAID: 130007437176
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A program for reproductive development mediated by floral homeotic genes. (2017)
  • Author(s): Kadoya Yuka, Noubtoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • Journal Title: 日本農芸化学会 化学と生物 Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Upstream and downstream of the floral meristem identity gene, LEAFY (2018)
  • Author(s): Nobutoshi Yamaguchi
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/28
• [Presentation] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis (2018)
  • Author(s): Toshiro Ito, Nobutoshi Yamaguchi, Sun Bo, Yifeng Xu
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/29
• [Presentation] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis (2018)
  • Author(s): Akira Uemura, Nobutoshi Yamaguchi, Yifeng Xu, WanYi Wee, Yasunori Ichihashi, Takamasa Suzuki, Arisa Shibata, Ken Shirasu, Toshiro Ito
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会 札幌 2018/3/30
• [Presentation] Heat acclimation in plants: Adaptation to different environmental conditions by epigenetic memory (2017)
  • Author(s): Nobutoshi Yamaguchi
  • Organizer: International symposium on environmental stress adaptation and memory in plants, RIKEN, 2017/02/27-28
  • Place of Presentation: RIKEN (神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-02-27
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] シロイヌナズナのヒストン修飾酵素と相互作用する因子の同定と機能解析 (2017)
  • Author(s): Masato Abe, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会 神戸 2017/12/8
• [Presentation] 花幹細胞の増殖を制御するKNUCKLES遺伝子の発現制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): Haruka Sawada, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会 神戸 2017/12/8
• [Presentation] Floral meristem development in Arabidopsis (2017)
  • Author(s): Nobutoshi Yamaguchi
  • Organizer: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: http://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1565
• [Remarks] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20171031-2.html
• [Remarks] Auxin tells the stem cells to stop growing
  • URL: http://www.naist.jp/en/research_achievements/2017/10/004048.html
• [Remarks] 植物ホルモンオーキシンは花幹細胞の増殖を止めて、果実づくりを促すスイッチとしてはたらく
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases_ml/2017-10/nios-5102317.php
• [Remarks] Auxin tells the stem cells to stop growing
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-10/nios-att102317.php