Mechanisms behind developmental defects caused by modulation of circadian clock

• Project Area: Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development
• Project/Area Number: 20H05407
• 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: Kobe University
• Principal Investigator: 近藤 侑貴 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (70733575)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: 幹細胞 / 概日時計 / 発現振動 / 糖代謝 / 細胞分化 / 維管束 / ブラシノステロイド / タイムラプスイメージング / 遺伝学

Outline of Research at the Start

我々生物がもつ概日時計は、約２４時間の周期を刻んでいる。これまでの研究から、植物において概日時計の周期が早まる変異体が維管束幹細胞の分化を促進することを明らかにした。本研究では、この２－３時間の周期の短縮がどのようにして幹細胞分化を促進するのかを明らかにしていく。また幹細胞分化過程における遺伝子発現の１細胞モニタリングから、いくつかの遺伝子に数時間の周期的な発現振動が観察された。これら２つの事象から、周期と幹細胞との関係にせまっていく。

Outline of Annual Research Achievements

植物の二次肥大成長を担う維管束幹細胞は、常に形成層分裂組織内に維持され続けている。本研究では、維管束幹細胞の新規制御因子を探索するために維管束分化誘導系VISUALを活用した順遺伝学スクリーニングから、概日リズムの周期が短縮する変異体bss1が幹細胞分化が抑圧されるbes1変異体の表現型を回復することを見出した。しかしながら、概日リズムの周期を乱す既知の変異体は幹細胞分化に影響しなかったことから、概日リズムの短周期化・長周期化そのものは維管束幹細胞の分化を促進しないことが明らかとなった。そこでbss1変異における幹細胞分化促進の原因を明らかにするため、RNA-seq解析をおこなったところ、糖欠乏に関連する遺伝子の発現に大きな変化が見られた。実際に分化誘導系で糖の組成を変化させると幹細胞分化に大きな影響が認められたことから、概日周期による糖代謝調節が幹細胞制御に働く可能性が示唆された。
また幹細胞の発現振動を捉えることのできる発光顕微鏡を用いた定量的な1細胞運命イメージングの手法について、論文の投稿をおこなった。幹細胞関連遺伝子の発現オシレーションに関しては、作成したプロモーター：ルシフェラーゼの形質転換体を用いて引き続きタイムラプスイメージングをおこなっていく。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Cambridge University(英国)
• [Journal Article] Competitive action between Brassinosteroid and tracheary element differentiation inhibitory factor in controlling xylem cell differentiation (2022)
  • Author(s): Kondo Yuki
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 39 Issue: 1 Pages: 59-64
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.21.1109a
  • NAID: 130008143460
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2022-03-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A glycogen synthase kinase 3-like kinase MpGSK regulates cell differentiation in <i>Marchantia polymorpha</i> (2022)
  • Author(s): Furuya Tomoyuki、Nishihama Ryuichi、Ishizaki Kimitsune、Kohchi Takayuki、Fukuda Hiroo、Kondo Yuki
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 39 Issue: 1 Pages: 65-72
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.21.1219a
  • NAID: 130008161270
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Year and Date: 2022-03-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gene co-expression network analysis identifies BEH3 as a stabilizer of secondary vascular development in Arabidopsis (2021)
  • Author(s): Furuya Tomoyuki、Saito Masato、Uchimura Haruka、Satake Akiko、Nosaki Shohei、Miyakawa Takuya、Shimadzu Shunji、Yamori Wataru、Tanokura Masaru、Fukuda Hiroo、Kondo Yuki
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 33 Issue: 8 Pages: 2618-2636
  • DOI: 10.1093/plcell/koab151
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] WIND transcription factors orchestrate wound-induced callus formation, vascular reconnection and defense response in Arabidopsis (2021)
  • Author(s): Iwase A, Kondo Y, Laohavisit A, Takebayashi A, Ikeuchi M, Matsuoka K, Asahina M, Mitsuda N, Shirasu K, Fukuda H, Sugimoto K
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 232 Issue: 2 Pages: 734
  • DOI: 10.1111/nph.17594
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Wound-inducible ANAC071 and ANAC096 transcription factors promote cambial cell formation in incised Arabidopsis flowering stems (2021)
  • Author(s): Matsuoka K, Sato R, Matsukura Y, Kawajiri Y, Iino H, Nozawa N, Shibata K, Kondo Y, Satoh S, Asahina M.
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 4 Issue: 1 Pages: 369-369
  • DOI: 10.1038/s42003-021-01895-8
  • NAID: 120007033558
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An Artificial Conversion of Roots into Organs with Shoot Stem Characteristics by Inducing Two Transcription Factors (2020)
  • Author(s): Hanano Shigeru、Tomatsu Hajime、Ohnishi Ai、Kobayashi Koichi、Kondo Yuki、Betsuyaku Shigeyuki、Takita Eiji、Ogata Yoshiyuki、Ozawa Keishi、Suda Kunihiro、Hosouchi Tsutomu、Nagase Takahiro、Suzuki Hideyuki、Sakurai Nozomu、Masumoto Hiroshi、Fukuda Hiroo、Shibata Daisuke
  • Journal Title: iScience Volume: 23 Issue: 7 Pages: 101332-101332
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101332
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GSK3 activity is a cell fate switch that balances the ratio of vascular cell type. (2020)
  • Author(s): Tamaki Tamaki, Oya Satoyo, Naito Makiko, Ozawa Yasuko, Furuya Tomoyuki, Saito Masato, Sato Mayuko, Wakazaki Mayumi, Toyooka Kiminori, Fukuda Hiroo, Helariutta Yka, Kondo Yuki
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 184-184
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0907-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Competitive action among BES/BZR transcription factors enables the robust control of vascular stem cells (2022)
  • Author(s): Tomoyuki Furuya, Yuki Kondo
  • Organizer: 第63回日本植物生理学会年会
  • Invited
• [Presentation] 維管束幹細胞の運命はどのようして決まるのか？ (2021)
  • Author(s): 近藤侑貴
  • Organizer: 樹木の生態に対するシンクベースの生理的機序からの探求 III
  • Invited
• [Presentation] VISUALを用いた維管束細胞運命決定機構の研究 (2021)
  • Author(s): 近藤侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第85回大会（学会賞講演）
• [Presentation] 異所的な 維管束細胞分化に関与するシロイヌナズナANAC及びDOF転写因子の解析 (2021)
  • Author(s): 佐藤良介, 松岡啓太, 遠藤章成, 神長恵太, 柴田恭美, 近藤侑貴, 佐藤忍, 朝比奈雅志
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] サイトカイニンによる維管束幹細胞の運命制御 (2021)
  • Author(s): 島津舜治, 古谷朋之, 伊藤(大橋) 恭子, 石崎公庸, 深城英弘, 福田裕穂, 近藤侑貴
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] サイトカイニン情報伝達を介した二次成長誘導機構 (2021)
  • Author(s): 今村美友, 光田展隆, 坂本真吾, 近藤侑貴, 上坂一馬, 高木優, 山篠貴史
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ゼニゴケにおける植物特異的BZR転写因子の役割 (2021)
  • Author(s): 古谷朋之, 山岡尚平, 石崎公庸, 西浜竜一, 荒木崇, 河内孝之, 福田裕穂, 近藤侑貴
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ゼニゴケにおけるLAX PANICLE2相同遺伝子の機能解析 (2021)
  • Author(s): 前原菜穂, 加藤大貴, 酒井友希, 近藤侑貴, 三村徹郎, 深城英弘, 石崎公庸
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ゼニゴケにおけるR2R3-MYB転写因子SHOTGLASSの機能解析 (2021)
  • Author(s): 酒井友希, 高見英幸, 塚本成幸, 山岡尚平, 近藤侑貴, 深城英弘, 三村徹郎, 石崎公庸
  • Organizer: 第６２回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 植物の「管」を創って調べる (2020)
  • Author(s): 近藤侑貴
  • Organizer: 第４３回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] 維管束細胞運命の操作と理解 (2020)
  • Author(s): 近藤侑貴
  • Organizer: 2020年度（第9回）近畿植物学会講演会
  • Invited
• [Presentation] ゼニゴケにおける植物特異的BZR転写因子ファミリーの役割 (2020)
  • Author(s): 古谷朋之, 山岡尚平, 石崎公庸, 西浜竜一, 荒木崇, 河内孝之, 福田裕穂, 近藤侑貴
  • Organizer: 2020年度（第9回）近畿植物学会講演会
• [Presentation] 維管束幹細胞の運命分岐を生み出す分子基盤の探究 (2020)
  • Author(s): 島津舜治, 福田裕穂, 近藤侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] BES/BZR転写因子の競争的関係性は維管束幹細胞制御の堅牢性に貢献する (2020)
  • Author(s): 古谷朋之, 齊藤真人, 内村悠, 佐竹暁子, 野﨑翔平, 宮川拓也, 島津舜治, 矢守航, 田之倉優, 福田裕穂, 近藤侑貴
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Presentation] GSK3 kinases orchestrate vascular cell type ratio (2020)
  • Author(s): Yuki Kondo
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
  • Invited
• [Presentation] シロイヌナズナ切断花茎の癒合と胚軸間接ぎ木におけるANAC転写因子の機能解析 (2020)
  • Author(s): 朝比奈雅志, 松岡啓太, 佐藤良介, 天貝綾花, 豊田佑子, 吉田紗斗美, 遠藤章成, 神長恵太, 柴 田恭美, 近藤侑貴, 佐藤忍
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会
• [Remarks] 細胞の職業選択を決めるスイッチの発見
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2020_04_22_01.html
• [Remarks] 植物が持つ高い自己治癒力の仕組みを解明
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2021_03_22_01.html