根端メリステムのパターン形成シグナリング

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 中島 敬二 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80273853)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 植物 / 発生・分化 / シグナル伝達 / パターン形成 / メリステム / シロイヌナズナ / 根 / 胚発生 / 遺伝子 / マイクロRNA

Research Abstract

1.根端メリステムにおけるmiRNAの細胞非自律性
センサーコンストラクトを持つ植物を用い、様々なマイクロRNA分子種について根端メリステム領域で細胞非自律的な機能をもつかどうか調べた。その結果、miR166,miR171,miR319,miR391など、対象としたすべてのmiRNAが細胞非自律的に機能し得ることが明らかとなった。
2.胚発生におけるMIR165/166遺伝子の発現パターンと細胞非自律的機能
シロイヌナズナのゲノムには、miR165/166を産生する遺伝子が9つ存在する。これらの遺伝子の胚発生における発現パターンを解析した結果、5つが胚柄と胚の下部-周縁部で共通した発現パターンを示すことが分かった。標的遺伝子であるPHBは、胚の頂端-中心領域で特異的に発現していたのに対し、miR165/166に抑制されない変異型PHBは胚全体で発現していた。これらのことから胚においてもPHBの発現領域がmiRNA165/166による転写後抑制で規定されていることが明らかとなった。また、胚においてもmiR165/166が細胞非自律的に機能していることが明らかとなった。
3.miR160/ARF制御系を介した根冠細胞の分化制御
根冠細胞の初期分化には、miR160によるARF10/16の転写後抑制が重要な機能を果たしている。miR160を産生する3遺伝子(MIR160A-C)の根端メリステムにおける発現を調べたところ、すべてが内皮より内側で発現していた。これに対し、miR160の活性領域は、内皮の外側にまで拡大していた。一方、ARF10/16は根冠細胞と表皮細胞で強く発現していた。この結果から、中心柱や内皮に由来するmiR160がARF10/16の発現を細胞非自律的に制御することで、根冠の分化を制御していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] A GAL4-based targeted activation tagging system in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • Author(s): Waki, T., Miyashima, S., Nakanishi, M., Ikeda, Y., Hashimoto, T., Nakajima, K.,
  • Journal Title: Plant J. Volume: 73 Pages: 357-367
• [Journal Article] A comprehensive expression analysis of Arabidopsis MICRORNA165/6 gene family in embryogenesis revealed a conserved role in meristem specification and a non-cell-autonomous function. (2013)
  • Author(s): Shunsttke Miyashima, et al.
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology Volume: 54 Issue: 3 Pages: 375-384
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞の意外なコミュニケーション術-マイクロRNAを介した組織形成シグナリン (2012)
  • Author(s): 中島敬二
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 50 Pages: 314-316
• [Journal Article] The Arabidopsis RWP-RK protein RKD4 triggers gene expression and pattern formation in early embryogenesis (2011)
  • Author(s): Waki, T., Hiki, T, Watanabe, R., Hashimoto, T., Nakajima, K.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 21 Issue: 15 Pages: 1277-1281
  • DOI: 10.1016/j.cub.2011.07.001
  • NAID: 120005716661
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Callose Biosynthesis Regulates Symplastic Trafficking during Root Development (2011)
  • Author(s): Vaten, A., Dettmer, J., Wu, S., Stierhof, Y.D., Miyashima, S., Yadav, S.R., Roberts, C.J., Campilho, A., Bulone, V., Lichtenberger, R., Lehesranta, S., Mahonen, A.P., Kim, J.Y., Jokitalo, E., Sauer, N., Scheres, B., Nakajima, K., Carlsbecker, A., Gallagher, K.L., Helariutta, Y.
  • Journal Title: Dev.Cell Volume: 21 Issue: 6 Pages: 1144-1155
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2011.10.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The root endodermis : A hub of developmental signals and nutrient flow (2011)
  • Author(s): Miyashima, S., Nakajima, K.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 6 Issue: 12 Pages: 1954-1958
  • DOI: 10.4161/psb.6.12.18079
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evolutionary Insights into the RKD Gene Function in the Developaent of Land Plants (2013)
  • Author(s): 厚井聡、石崎公庸、橋本隆、河内孝之、中島敬二
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山市)
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] シロイヌナズナの胚珠発生におけるMIR165/166を介したHD-ZIP IIIの転写後抑制 (2013)
  • Author(s): 橋本佳世、本田美波、立松圭、橋本隆、四国清隆、奈良久美、中島敬一
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山市)
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] The Arabidopsis MicroRNA165/6 Non-Cell-Autonomously Control Meristei Specification in Embryogenesis (2013)
  • Author(s): Miyashima, S., Honda, M., Hashimoto, K., Tatematsu, K., Hashimoto, K., Sato-Nara. K.,
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山市)
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] 近距離細胞間シグナルを介した植物の発生制御 (2012)
  • Author(s): 中島敬二
  • Organizer: 日本遺伝学会第84回大会
  • Place of Presentation: 九州大学(博多市)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-26
• [Presentation] The Arabidopsis RWP-RK transcription factor RKD4 regulates embryonic pattern formation upstream of the auxin-dependent organogenesis (2012)
  • Author(s): Takamitsu Waki, Takeshi Hiki, Ryouhei Watanabe, Tatsuya Ishida, Takashi Hashimoto, Keiji Nakajima
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] シロイヌナズナの根端メリステムにおける細胞分化シグナリング (2011)
  • Author(s): 中島敬二
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Graded distribution of non-cell-autonomous microRNA165 activity regulates the Arabidopsis root radial pattern (2011)
  • Author(s): Shunsuke Miyashima, Satoshi Koi, Takashi Hashimoto, Yka Helariutta, Keiji Nakajima
  • Organizer: Plant RNA Workshop
  • Place of Presentation: 理化学研究所
  • Year and Date: 2011-06-20
• [Remarks]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/nakajima/
• [Remarks]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/hashimoto/?page=129