植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自立分散型統御システム

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 15K21750
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 木下 俊則 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (50271101)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松林 嘉克 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974) ; 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (40323448) ; 福田 裕穂 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10165293) ; 篠崎 和子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30221295) ; 杉本 慶子 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349) ; 角谷 徹仁 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (20332174) ; 白須 賢 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, グループディレクター (20425630)
• Project Period (FY): 2015-11-06 – 2020-03-31
• Keywords: 植物 / 環境応答 / エピジェネティクス / 長距離シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

植物の環境応答について、従来行われてきた局所的・自律的な解析に加え、植物全体に維管束を介して環境シグナルを伝える長距離シグナル伝達と、ヒストン修飾やDNAメチル化などのエピジェネティックな制御により環境シグナルを時間的にキャッシュする記憶を取り入れ、統合的な観点から環境応答の研究を進めている。このような取組みを進める研究グループは世界的に見ても例がない。海外の研究機関の中でも環境応答やシグナル伝達、エピジェネティック制御等の関連分野で研究が進んでいる英国のJohn Innes CentreとThe Sainsbury Laboratory、および米国のStanford University, Carnegie Instituteも本領域の統合的な視点から植物の環境応答の解析を進めることに注目、賛同している。本領域はこのような世界的に著名な研究機関を海外共同研究拠点として、緊密な国際研究体制・国際ネットワークを確立することで、本領域から新たな世界の研究潮流を生み出し、領域全体の国際展開を加速させる。そのために領域代表と計画研究代表の８名からなる国際活動支援班を設置し、派遣する人員の募集、選抜、派遣を進めてきた。平成３０年度は、領域推進に特に必要な国際共同研究を推進する３名の長期若手研究員の受け入れを含め、１３件の国際共同研究を支援した。また、これまで国際共同研究の成果として、杉本班よりPlant & Cell Physiology誌に「A gene regulatory network for cellular reprogramming in plant regeneration. (2018)」が発表された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成３０年度は、領域推進に特に重要な木下班、白須班、杉本班における国際共同研究を推進する３名の長期若手研究員の受け入れを含め、１３件の海外共同研究を支援した。海外共同研究拠点以外との共同研究も増え、海外共同研究の質・量ともに増加してきている。

Strategy for Future Research Activity

平成３０年度から新たに公募研究１９班加わったため、領域内で引き続き詳しい案内を行い、国際共同研究の公募を行っていく。公募は少なくとも年2回程度行う予定である。応募が多数の場合にはTOEFLのスコア、年会、若手の会等の英語での発表能力などを基軸に英語コミュニケーション能力の高い人材を優先的に派遣する。
さらに、今年度からは、海外から日本に滞在して共同研究を行う支援を積極的に進めててきたが、引き続き、主だった海外共同研究における海外共同研究者を博士研究員として、３名程度を目処に雇用し、着実な共同研究を実施したい。
海外渡航が複数年または年度をまたぐ場合は、年度ごとに申請書を提出するものとし、研究の進捗状況も含めて渡航継続の判断を行う。また、年度ごとに、海外渡航報告書を提出するとともに、領域ホームページやニュースレターに掲載し、領域内外へ情報を発信する。

Causes of Carryover

平成３０年度は１３件の国際共同研究を実施したが、これらの国際共同研究が予定以上に順調に進み、短い期間で終了したため、次年度使用額が生じたと考えている。次年度も、国際共同研究の支援を積極的に実施すると共に、主だった国際共同研究における海外共同研究者を博士研究員として３名程度を目処に雇用し、着実な共同研究を実施したい。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Missouri/University of Washington(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Missouri/University of Washington
• [Int'l Joint Research] 南京農業大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 南京農業大学
• [Int'l Joint Research] INRA-IRHS(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: INRA-IRHS
• [Int'l Joint Research] Zurich University(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: Zurich University
• [Int'l Joint Research] University of Tubingen/Max-Planck, Posdam/Bielefeld Univesity(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: University of Tubingen/Max-Planck, Posdam/Bielefeld Univesity
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] Homologous pairing activities of Arabidopsis thaliana RAD51 and DMC1. (2019)
  • Author(s): Kobayashi, W., Liu, E., Ishii, H., Matsunaga, S., Schlogelhofer, P., and Kurumizaka, H.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 165 Pages: 289～295
  • DOI: 10.1093/jb/mvy105
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A femtomolar-range suicide germination stimulant for the parasitic plant Striga hermonthica. (2018)
  • Author(s): Uraguchi, D., Kuwata, K., Hijikata, Y., Yamaguchi, R., Imaizumi, H., Am, S., Rakers, C., Mori, N., Akiyama, K., Irle, S., McCourt, P., Kinoshita, T., Ooi, T., and Tsuchiya, Y.
  • Journal Title: Science Volume: 362 Pages: 1301～1305
  • DOI: 10.1126/science.aau5445
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characterization of somatic embryogenesis initiated from the Arabidopsis shoot apex. (2018)
  • Author(s): Kadokura, S., Sugimoto, K., Tarr, P., Suzuki, T., and Matsunaga, S.
  • Journal Title: Dev. Biol. Volume: 442 Pages: 13～27
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.04.023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A gene-stacking approach to overcome the trade-off between drought stress tolerance and growth in Arabidopsis. (2018)
  • Author(s): Kudo, M., Kidokoro, S., Yoshida, T., Mizoi, J., Kojima, M., Takebayashi, Y., Sakakibara, H., Fernie, A. R., and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant J. Volume: 97 Pages: 240～256
  • DOI: 10.1111/tpj.14110
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heat-induced inhibition of phosphorylation of the stress-protective transcription factor DREB2A promotes thermotolerance of Arabidopsis thaliana. (2018)
  • Author(s): Mizoi, J., Kanazawa, N., Kidokoro, S., Takahashi, F., Qin, F., Morimoto, K., Shinozaki, K., and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 294 Pages: 902～917
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.002662
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Same tune, different song - Cytokinins as virulence factors in plant-pathogen interactions? (2018)
  • Author(s): Spallek, T., Gan, P., Kadota, Y., and Shirasu, K.
  • Journal Title: Curr. Opin. Plant Biol. Volume: 44 Pages: 82～87
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2018.03.002
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-quality genome sequence of the root-knot nematode Meloidogyne arenaria genotype A2-O. (2018)
  • Author(s): Sato, K., Kadota, Y., Gan, P., Bino, T., Uehara, T., Yamaguchi, K., Ichihashi, I., Maki, N., Iwahori, H., Suzuki, T., Shigenobu, S., and Shirasu, K.
  • Journal Title: Genome Announc. Volume: 6 Pages: e00519-18
  • DOI: 10.1128/genomeA.00519-18
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 青色光受容体フォトトロピンと相互作用するプロテインキナーゼの気孔開口における機能的特徴づけ (2019)
  • Author(s): 井上晋一郎、高橋洋平、林真妃、奥村将樹、澤崎達也、B. Michael Palmgren、木下俊則
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 気孔開閉調節におけるPP2C-Dの機能解析 (2019)
  • Author(s): 秋山光雅、井上晋一郎、高橋洋平、林真妃、杉本穂高、William M Gray、木下俊則
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 気孔開閉制御におけるPP2C-Dの機能解析 (2018)
  • Author(s): 秋山光雅、杉本穂高、高橋洋平、林真妃、井上晋一郎、William M. Gray、木下俊則
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会
• [Presentation] Control of stomatal aperture by genetic and chemical approaches (2018)
  • Author(s): Toshinori Kinoshita
  • Organizer: The 9th NU Tech Roundtable
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Control of stomatal aperture by genetic and chemical approaches (2018)
  • Author(s): Toshinori Kinoshita
  • Organizer: Seminar in FAFU-UCR Joint Center for Horticultural Biology and Metabolomics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 環境記憶統合webページ
  • URL: https://www.rs.tus.ac.jp/plantmemory/index.html