乾燥ストレスからの回復過程におけるヒストン修飾を介した転写制御機構の解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 関 原明 独立行政法人理化学研究所, 植物ゲノム発現研究チーム, チームリーダー (80281624)
• 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: 乾燥ストレス / 再吸水による回復過程 / シロイヌナズナ / ヒストン修飾 / エピジェネティック制御 / ストレスの記憶 / クロマチン免疫沈降 / クロマチン制御 / エピジェネティックな制御

Research Abstract

植物には移動の自由がないため、環境ストレス変化に対して独自に適応する能力を有している。また、植物に少し環境ストレスを与えた方が、ストレスに対してより耐性を示すことが経験的に知られている。植物の環境ストレス適応には、エピジェネティックな制御を介した記憶機構の存在が考えられるが、その詳細は不明なままである。本研究では、シロイヌナズナを用いて、繰り返し乾燥や高温などの環境ストレスを与えることによって記憶される候補遺伝子をマイクロアレイ解析により探索するとともに、同定した候補遺伝子に関してクロマチン免疫沈降法によりエピジェネティックな変化について解析を進めた。寒天培地上で生育させたシロイヌナズナ植物体を用いて、乾燥ストレス処理一再吸水処理に伴う遺伝子の発現変化時の経時的なピストン修飾変動について解析した結果、幾つかの乾燥ストレス誘導性遺伝子において、ピストンH3Lys4トリメチル化が、植物における乾燥ストレス記憶に関与することが示唆された。また、寒天培地上で生育させた植物体を用いて、高温ストレス処理(37℃)を繰り返した時の遺伝子発現パターンの変動をマイクロアレイ解析により調べたところ、約60個の遺伝子において、高温ストレスの記憶による遺伝子発現の促進を示唆する結果が得られた。これら遺伝子はその発現パターンから、幾つかのグループに分類することができた。さらに、短日条件下、ポット上で生育させた植物体を用いて、繰り返し乾燥ストレス処理をかけることが可能な実験系を確立した。

Research Products

• [Journal Article] Transition of Chromatin Status During The Recovery Process from Drought Stress in Arabidopsis thaliana (2012)
  • Author(s): Kim J-M, To TK, Ishida J, Matsui A, Kimura H, Seki M
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 53 Issue: 5 Pages: 847-856
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs053
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Epigenetic Integrator : New Insights into Genome Regulation, Environmental Stress Responses and Developmental Controls by HISTONE DEACETYLASE 6. (2012)
  • Author(s): Kim, et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 53 Issue: 5 Pages: 794-800
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Epigenetic Integrator : New Insights into Genome Regulation, Environmental Stress Responses and Developmental Controls by HISTONE DEACETYLASE 6 (2012)
  • Author(s): Kim, et al
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis HDA6 Regulates Locus-Directed Heterochromatin Silencing in Cooperation with MET1 (2011)
  • Author(s): To, et al
  • Journal Title: PLoS Genet Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Derepression of ethylene-stabilized transcription factors (EIN3/EIL1) mediates jasmonate and ethylene signaling synergy in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Zhu, et al
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA Volume: 108 Pages: 12539-12544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高速シーケンサーを用いたシロイヌナズナにおけるエピゲノム解析の実際 (2011)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Journal Title: 植物の生長調節 Volume: 46 Pages: 142-148
  • Peer Reviewed
• [Presentation] エピジェネティックに制御される酢酸発酵は植物の乾燥耐性獲得に必須である (2013)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] 酢酸合成経路を介した植物の新規乾燥耐性機構はエピジェネティックに制御される (2012)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-12
• [Presentation] 植物の環境ストレス応答におけるエピジェネティック制御 (2012)
  • Author(s): 関原明, ら
  • Organizer: 日本学術会議公開シンポジウム「植物保護におけるゲノム科学の利用」
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2012-11-13
• [Presentation] Novel posttranscriptional and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses (2012)
  • Author(s): Seki, M.
  • Organizer: Workshops on Biotechnology Research and Application in Agriculture
  • Place of Presentation: Hanoi, Vietnam(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-05
• [Presentation] Novel RNA and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses, and Establishment of cassava functional genomics platform and its application to molecular breeding (2012)
  • Author(s): Seki, M.
  • Organizer: 2012 Seminar at Hanoi University of Agriculture
  • Place of Presentation: Hanoi, Vietnam(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-09
• [Presentation] Novel RNA and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses (2012)
  • Author(s): Seki, M.
  • Organizer: GNU Plant Science Symposium 2012
  • Place of Presentation: Jinju, Korea(招待講演)
  • Year and Date: 2012-05-10
• [Presentation] Transition of chromatin status during recovery process after drought stress in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Kim, et al
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Genome maintenance via transposon silencing by HDA6 (2011)
  • Author(s): Kim, et al
  • Organizer: GARNet International Conference 2011
  • Place of Presentation: ケンブリッジ大学(英国、ケンブリッジ)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-06
• [Book] Methods in Molecular Biology- The third edition of the Arabidopsis Protocols (Edited by Drs. Jose J. Sanchez-Serrano and Julio Salinas). (2013)
  • Author(s): Kim, et al.
  • Publisher: Humana Press Inc.(in press)
• [Book] "Methods in Molecular Biology-The third edition of the Arabidopsis Protocols(Edited by Drs.Jose J.Sanchez-Serrano and Julio Salinas) (2012)
  • Author(s): Kim, et al
  • Publisher: Humana Press Inc.(in press)
• [Remarks]
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/pgnrt/