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父母性因子の協働により植物初期胚の体軸が形成される分子機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaCorrelative gene system: establishing next-generation genetics
Project/Area Number 26113710
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 InstitutionNagoya University

Principal Investigator

植田 美那子  名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任講師 (20598726)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords転写因子 / 植物胚 / パターン形成
Outline of Annual Research Achievements

被子植物であるシロイヌナズナにおいて、父母因子の制御下で胚発生を担うしくみを理解するべく、父母の両方から受精卵に持ち込まれて体軸形成を制御するWRKY2転写因子と父親(精細胞)からのみ持ち込まれる偽キナーゼであるSSP、母親(卵細胞)のみに由来するHDG11/12転写因子の三者に着目して研究をおこなった。それぞれの相互作用を詳細に判定するとともに、各因子の変異体や機能改変株を用いて精査した結果、これらが協調的に働くことで、WOX8遺伝子の転写が活性化され、受精卵の極性や胚の体軸が確立されることが明らかになった。具体的には、SSPによって受精卵で活性化されるMAPキナーゼ経路によってWRKY2がリン酸化されること、および、リン酸化によって活性化されたWRKY2と、HDG11/12がともにWOX8遺伝子のプロモータに直接結合してWOX8の転写を促進すること、さらに、生み出されたWOX8タンパク質が受精卵の極性化と胚のパターン形成を担うことを見出した。最終年度では、この成果をまとめ、国際誌に発表した(Ueda et. al., 2017)。また、受精卵が極性化する動態や、胚の体軸形成の詳細を理解するべく、受精卵内部や胚発生様式をライブイメージングする系を立ち上げたこの系により、受精卵が極性化して非対称分裂に至る際の細胞内動態(頂端-基部軸の獲得)や、胚内部の各部位が異なる発生運命を獲得する過程(体軸に沿ったパターン形成)の可視化に成功し、これらの成果についても、国際誌や国際学会で公表した(Gooh et. al., 2015; Kimata et. al., 2016)。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Transcriptional integration of paternal and maternal factors in the Arabidopsis zygote2017

    • Author(s)
      Ueda M, Aichinger E, Gong W, Groot E, Verstraeten I, Vu LD, De Smet I, Higashiyama T, Umeda M, Laux T
    • Journal Title

      Genes & Development

      Volume: 31 Issue: 6 Pages: 617-627

    • DOI

      10.1101/gad.292409.116

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cytoskeleton dynamics control the first asymmetric cell division in Arabidopsis zygote.2016

    • Author(s)
      Kimata, Y., Higaki, T., Kawashima, T., Kurihara, D., Sato, Y., Yamada, T., Hasezawa, S., Berger, F., Higashiyama, T., and Ueda, M.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 113 Issue: 49 Pages: 14157-14162

    • DOI

      10.1073/pnas.1613979113

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism.2015

    • Author(s)
      丸山大輔、Ronny Völz、竹内英憲、森稔幸、井川智子、栗原大輔、河島友和、植田美那子、伊藤正樹、梅田正明、西川周一、Rita Groß-Hardt、東山哲也
    • Journal Title

      Cell

      Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 907-918

    • DOI

      10.1016/j.cell.2015.03.018

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Live-Cell Imaging and Optical Manipulation of Arabidopsis Early Embryogenesis2015

    • Author(s)
      Keita Gooh, Minako Ueda, Kana Aruga, Jongho Park, Hideyuki Arata, Tetsuya Higashiyama, and Daisuke Kurihara
    • Journal Title

      Developmental Cell

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 242-251

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2015.06.008

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 植物の受精卵はどのように極性化するのか?2017

    • Author(s)
      植田美那子,木全祐資,栗原大輔,山田朋美,東山哲也
    • Organizer
      第58会植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学郡元キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物受精卵のライブイメージング: 細胞極性とは何か?2016

    • Author(s)
      木全祐資, 栗原大輔, 桧垣匠, 河島友和, 佐藤良勝, 山田朋美, Frederic Berger, 馳澤盛一郎, 東山哲也, 植田美那子
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Live-cell imaging of the intracellular dynamics underlying the zygote polarization in Arabidopsis2016

    • Author(s)
      Yusuke Kimata, Daisuke Kurihara, Takumi Higaki, Tomomi Yamada, Seiichiro Hasezawa, Tetsuya Higashiyama and Minako Ueda
    • Organizer
      27th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR2016)
    • Place of Presentation
      慶州 (韓国)
    • Year and Date
      2016-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Live imaging of the intracellular dynamics during the zygote polarization in Arabidopsis2016

    • Author(s)
      Yusuke Kimata, Daisuke Kurihara, Ayato Sato, Tetsuya Higashiyama, Minako Ueda
    • Organizer
      The 24th IASPRR conference
    • Place of Presentation
      Tucson, Arizona (USA)
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamics of zygote polarization: How plant forms the apical-basal axis 受精卵の極性化動態 ~植物の体軸形成のしくみ~2015

    • Author(s)
      木全祐資,栗原大輔, 東山哲也, 植田美那子
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、兵庫
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ受精卵のイメージングとケミカルスクリーニング:細胞極性と不等分裂を制御する仕組みとは?2015

    • Author(s)
      植田美那子,木全祐資,栗原大輔,山田朋美,南保正和, 大川(西脇)妙子, 桑田啓子,梅田正明, 東山哲也
    • Organizer
      日本植物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター, 新潟
    • Year and Date
      2015-09-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 植物の受精卵が偏る仕組みを発見

    • URL

      http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/research/2016/11/Ueda-Asymmetric-CD.php

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 植物では両親の遺伝子の協力によって子供の形ができる

    • URL

      http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/research/2017/04/GandD-Parents.php

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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