De novo formation and conversion of apical meristem stem cell niche during shoot regeration and their regulatory mechanisms
Publicly Offered Research
| Project Area | Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality |
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| Project/Area Number |
20H04881
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉山 宗隆 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50202130)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | シロイヌナズナ / トレニア / 幹細胞 / シュート頂分裂組織 / シュート再生 / 内生IAA / TBP関連因子 / トランスクリプトーム / 頂端分裂組織 / 幹細胞ニッチ |
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| Outline of Research at the Start |
植物の器官再生は、頂端分裂組織の幹細胞ニッチの新生や転換を伴う、ダイナミックな現象である。高濃度のオーキシンを投与してカルスを誘導し、その後に高濃度のサイトカイニンを投与して不定芽を誘導する、2段階式のシュート再生では、根端分裂組織タイプの幹細胞ニッチがまず生じ、これがシュート頂分裂組織タイプに転換して、不定芽の形成に至る。本研究では、内生IAAとTBP関連因子のBTAFを糸口にこの過程の分子ネットワークを追究し、併せてカルス段階を経ない直接シュート再生との比較分析を行って、シュート再生における幹細胞の動態と制御機構を解き明かしていく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
シュート再生過程における頂端分裂組織幹細胞ニッチの新生と転換のメカニズムに関し、高濃度の2,4-Dをオーキシンとして含むカルス誘導培地（CIM）でシロイヌナズナの胚軸断片を培養した後、高濃度の2iPをサイトカイニンとして含むシュート誘導培地（SIM）に移植して不定芽のシュート頂分裂組織（SAM）を形成させる、2段階式のシュート再生系において、内生IAAに着目した解析とTBP関連因子のBTAF1に着目した解析を行うとともに、トレニアの茎断片をサイトカイニンのBAPを含む培地で培養し、表皮から不定芽SAMを誘導する、直接シュート再生系を用いて、細胞学的解析とトランスクリプトーム解析を行った。シロイヌナズナの2段階シュート再生系の解析では、CIM培養時のIAA生合成阻害剤・極性輸送阻害剤処理によるシュート再生能昂進について、内生IAAの攪乱が引き起こすオーキシン応答の均一化と増大、根端分裂組織（RAM）関連遺伝子の発現レベルの上昇と発現域の拡大が、新生RAM型幹細胞ニッチの多能状態の保持と密接に関連していることが示された。また、BTAF1の温度感受性変異体rgd3から単離した抑圧変異体6系統について、全ゲノムシークエンスを行い、抑圧表現型と連鎖している変異を特定した。これにより、SIM移植後に起きるRAM型からSAM型への幹細胞ニッチの転換を、BTAF1分子ネットワークから遺伝学的に追究する準備が整った。トレニアの直接シュート再生系では、昨年度までの解析により、培養開始直後に遺伝子発現プロフィールの大規模な変化が起き、その後サイトカイニンに依存したrRNA生合成関連遺伝子の発現や核小体の著しい発達が起きることなどがわかっていた。本年度はこれらに関し新たにいくつかの解析を試み、個々の細胞における遺伝子発現の変動や、TOR経路の関与について、予備的な知見を得た。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Transcriptome Dynamics of Epidermal reprogramming during direct shoot regeneration in Torenia fournieri2021
Author(s)
Hatsune Morinaka, Akihito Mamiya, Hiroaki Tamaki, Akitoshi Iwamoto, Takamasa Suzuki, Ayako Kawamura, Momoko Ikeuchi, Akira Iwase, Tetsuya Higashiyama, Keiko Sugimoto, Munetaka Sugiyama
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Journal Title
Plant & Cell Physiology
Volume: 62
Issue: 8
Pages: 1335-1354
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Book] 遺伝学の百科事典2022
Author(s)
日本遺伝学会
Total Pages
690
Publisher
丸善出版
ISBN
9784621306604
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