Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
多くの植物の地上部の全てを生み出す源は、茎の先端に位置する茎頂分裂組織の内部に一生を通じて多能性を持ったまま維持される茎頂幹細胞である。この茎頂幹細胞は、植物の永続的で旺盛な生命力の根源の大きな１つとして、植物研究者の興味を魅き続けてきた。本提案では、この茎頂幹細胞の「維持」と「多能性の獲得」のそれぞれの仕組みに関して、遺伝学とケミカルバイオロジーに基づく独自の知見を踏まえて、従来の想定になかった全く新しい観点の提唱と理解を目的とした研究を実施する。
植物の組織や器官を生み出す源は、植物体内で分化多能性を持ったまま維持される幹細胞である。一方で、この多能性幹細胞は傷害や外部からの植物ホルモン類の添加によって既存の分化済み組織から新たに生じることも知られている。そこで、本研究では、その分化多能性幹細胞を含む新生組織であるカルスを人為的に作り出す手法として従来から用いられてきたホルモン類の添加を行わずとも、単に植物体に添加するだけで分化多能性細胞塊を生み出す独自化合物（9D）を用いて、分化多能性獲得の新たな分子機構を開拓することを目指してきた。今年度に9Dの作用機序に関する解析をさらに進めた結果、9Dの添加で形成される細胞塊には、地上部・地下部・維管束のそれぞれの幹細胞のマーカー遺伝子が同時に発現することを見出した。この9D添加で生まれる細胞塊は、地上部再生用の高濃度のサイトカイニンを含む培地に移植すると地上部を再生した。また、9Dは、オーキシンアゴニストとしての直接的なオーキシン作用は持たないものの、「ゆっくりと」オーキシン応答を引き起こすことを見出した。オーキシンの生合成やシグナル伝達に関わる変異体や阻害剤を用いた実験の結果、このゆっくりと生じるオーキシン応答の誘導は内生のオーキシンによるシグナル伝達を介していることがわかった。さらに、9Dの添加直後のサンプルを用いたRNA-seq解析から、9Dの作用にはストレス応答に関わるタンパク質の働きが関わっていることが示唆され、実際にそのタンパク質の働きを阻害すると、9Dによるゆっくりとしたオーキシン応答も分化多能性細胞塊の形成も起こらなかった。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020 Other
All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 3 results, Open Access: 3 results) Presentation (1 results)
Curr. Biol.
Volume: 30 Issue: 22 Pages: 4352-4361
10.1016/j.cub.2020.08.050
Current Biology
Volume: 30 Issue: 19 Pages: 3833-3840
10.1016/j.cub.2020.07.016
Nucleic acids research
Volume: 48 Issue: 18 Pages: e108-e108
10.1093/nar/gkaa748
