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ヒストン修飾を介した植物の乾燥ストレス適応機構の解析

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
Project/Area Number 23119522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe 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) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords植物 / 環境ストレス / ヒストン修飾 / エピジェネティック制御 / 酢酸 / 乾燥ストレス / ヒストン修飾酵素 / シロイヌナズナ / マイクロアレイ / 遺伝子発現制御
Outline of Annual Research Achievements

植物には移動の自由がないため、様々な環境ストレス変化に対して適応する機構を備えている。近年の研究から、このシステムにはヒストン修飾を介したクロマチンリモデリングによる転写(後)制御機構が関与する事が示唆されてきている。これまでに本申請代表者らは、シロイヌナズナヒストン脱アセチル化酵素HDA6の変異株が乾燥ストレスに対して耐性を示すことを見出している。
本研究では、HDA6の乾燥ストレス耐性における機能の解明を目指して研究を進め、以下の新規な知見を得た。1)シロイヌナズナhda6変異株を用いた表現型解析から、この変異株が強い乾燥耐性を示すことを見いだした。2) hda6変異株を用いた乾燥ストレス条件下でのマイクロアレイ解析から、乾燥ストレス応答時に酢酸発酵経路の遺伝子が強く発現し、内在性の酢酸量が高度に蓄積していることがわかった。3) クロマチン免疫沈降実験の結果等から、シロイヌナズナの乾燥耐性付与には、HDA6によって制御される酢酸発酵経路の活性化が必須であることがわかった。4) 酢酸の直接投与による植物の乾燥耐性付与実験を行ったところ、比較的高濃度の酢酸を投与したシロイヌナズナで、乾燥耐性を示すことがわかった。
これまでの研究により、酢酸合成経路は植物の環境ストレス耐性に関与する主要な代謝パスウェイの一つであり、エピジェネティックな因子によって直接的に制御されていることを明らかにした。また、“酢酸”という代謝産物が、植物が環境変動を乗り越え生存(環境突破)するために機能する事を初めて明らかにした。酢酸の効果を利用した乾燥ストレス耐性植物の作出や、乾燥耐性付与法の開発につながり、低コストによる劣悪環境からの突破力の獲得が期待できる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 7 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Highly-reproducible ChIP-on-chip analysis to identify genome-wide protein binding and chromatin status in Arabidopsis.2013

    • Author(s)
      Kim, J.M. et al.
    • Journal Title

      In "Methods in Molecular Biology- A third edition of the Arabidopsis Protocols (Edited by Drs. Jose J. Sanchez-Serrano and Julio Salinas)". Humana Press Inc., NJ.

      Volume: in press

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • 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

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Epigenetic Integrator : New Insights into Genome Regulation, Environmental Stress Responses and Developmental Controls by HISTONE DEACETYLASE 62012

    • Author(s)
      Kim, et al
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arabidopsis HDA6 Regulates Locus-Directed Heterochromatin Silencing in Cooperation with MET12011

    • Author(s)
      To, et al
    • Journal Title

      PLoS Genet

      Volume: 7

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      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Derepression of ethylene-stabilized transcription factors (EIN3/EIL1) mediates jasmonate and ethylene signaling synergy in Arabidopsis2011

    • Author(s)
      Zhu, et al
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA

      Volume: 108 Pages: 12539-12544

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      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 局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

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      2011 Annual Research Report
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  • [Presentation] Novel antisense RNA and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses2013

    • Author(s)
      Matsui, A. et al.
    • Organizer
      Abiotic Stress Workshop, Plant Animal Genome ASIA 2013
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2013-03-17
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    • Invited
  • [Presentation] Novel RNA and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses2012

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      GNU Plant Science Symposium 2012
    • Place of Presentation
      Jinju, Korea
    • Year and Date
      2012-05-10
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    • Invited
  • [Presentation] The HDA6 Function in Environmental Stress Response2012

    • Author(s)
      Kim, J.M., et al
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都市)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-16
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel RNA and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses, and Establishiment of cassava functional genomics platform and its application to molecular breeding2012

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      Seminar at Hanoi University of Agriculture, June 9, Hanoi University of Agriculture
    • Place of Presentation
      Hanoi Univ. of Agr., Hanoi, Vietnam
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel posttranscriptional and epigenetic regulation in plant abiotic stress responses2012

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      AGI Workshop on Biotechnology Research and Application in Agriculture
    • Place of Presentation
      AGI, Hanoi, Vietnam
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel antisense RNA and epigenetic regulations in plant abiotic stress responses2012

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      School of Biological Sciences Seminar, Royal Holloway, University of London
    • Place of Presentation
      Royal Holloway University of London, Egham, UK
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel RNA and Epigenetic Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2012

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      Seminar at University of Cambridge
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [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
      日本学術会議講堂、東京
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RNA and epigenetic regulations in plant abiotic stress responses2011

    • Author(s)
      Seki, M., et al
    • Organizer
      第6回ムギ類研究会
    • Place of Presentation
      横浜市立大学木原生物学研究所(横浜市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の環境ストレス応答におけるRNAおよびエピジェネティック制御機構の解析2011

    • Author(s)
      関原明
    • Organizer
      第230回京都大学生態学研究センターセミナー
    • Place of Presentation
      京都大学生態学研究センター(大津市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Arabidopsis transcriptome and epigenome analysis in abiotic stress responses2011

    • Author(s)
      Matsui, A., et al
    • Organizer
      第1回モデル生物丸ごと一匹学会
    • Place of Presentation
      理研播磨研究所(佐用郡)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [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)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 独立行政法人理化学研究所 植物科学研究センター 植物ゲノム発現研究チーム ホームページ(日本語)

    • URL

      http://labs.psc.riken.jp/pgnrt/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 独立行政法人理化学研究所 植物科学研究センター 植物ゲノム発現研究チーム ホームページ(英語)

    • URL

      http://labs.psc.riken.jp/pgnrt/English/index.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://labs.psc.riken.jp/pgnrt/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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