植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 15H05955
• 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) ; 福田 裕穂 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10165293) ; 角谷 徹仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 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) ; 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) ; 松永 幸大 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (40323448) ; 多田 安臣 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (40552740) ; 鈴木 孝征 中部大学, 応用生物学部, 准教授 (50535797) ; 望田 啓子 (桑田啓子) 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70624352)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 植物 / 環境応答 / 次世代シークエンサー / 質量分析 / イメージング / in vitroタンパク質合成

Outline of Annual Research Achievements

（１）連携研究の推進：班員間の連携と共同研究の推進を図るため、領域会議や若手の会に加え、計画代表間でインターネット会議等による月１回以上の綿密な情報交換や年１回以上のジョイントラボミーティングを行った。また、領域会議や若手の会の際に、テクニカルセミナーを行い、各班の持つ研究技術を紹介し、領域内での効率的な研究推進、研究班間の共同研究の促進を図った。
（２）研究支援センターの運営：最先端での研究推進には、高度な技術もった専門者による研究機器・研究技術の利用が必須である。本領域では、総括班に研究支援センター（次世代シークエンス部門、質量分析部門、イメージング部門、in vitroタンパク質合成部門）を設置し、その活動を通じて、領域全体の研究を加速させた。
（３）国際連携拠点の設置・若手研究者育成：国際的な研究ネットワーク体制構築を積極的に進めるため、英国John Innes Centre・The Sainsbury Laboratory、米国Stanford Universityに海外共同研究拠点を設け、総括班に配置する国際企画、国際連携コーディネーターを中心として、合同戦略会議の開催や国際共同研究・情報交換、国際シンポジウムを積極的に推進した。また、第４回若手の会を開催し（平成３０年９月２７日－２９日、中京大学青木湖セミナーハウス）、研究発表のみならず、「ラボTIPS」や「トップジャーナル掲載に向けてのコネ無し真っ向勝負のススメ」、「海外（たび）に出よう！5年間の海外ポスドク生活で得られたもの」などの特別企画も行い、本領域に参加する若手研究者の育成に務めた。
（４）社会・国民への情報発信：研究成果はプレスリリース、領域ホームページや領域の広報活動などを通じ国民に紹介した。また、一般者や中高生向けのアウトリーチを積極的に行い、本領域研究の意義や成果を分かりやすく伝えた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本新学術領域の大きな目標である領域内連携を促進するため、計画班、公募班ともに積極的に領域内連携を進め、80件以上の連携研究が進行し、一部については国際誌での発表が行われた。また、総括班内に設置した研究支援センターの領域メンバーによる活用も積極的に行われ、これも一部については国際誌での発表が行われる段階に達している。
領域の研究内容の公表もHPやプレスリリースを通じて盛んに行われた。また、研究成果を広く国民に伝えるアウトリーチ活動も積極的に展開し、平成３０年度には３５件のアウトリーチ活動が行われた。

Strategy for Future Research Activity

今後も本領域総括班活動の大きな柱となっている班員間の連携と共同研究の推進を図るため「連携研究の推進」、高度な技術もった専門者による研究機器・研究技術サポートによる研究推進を図る「研究支援センターの運営」、国際的な研究ネットワーク体制構築、若手研究者育成を積極的に進めるための「国際連携拠点の活用・若手研究者育成」、本領域研究の意義や成果を分かりやすく伝える「社会・国民への情報発信」を積極的に進めていく。

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 University(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: University of Tubingen/Max-Planck, Posdam/Bielefeld University
• [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] Heat and chilling stress induce nucleolus morphological changes. (2019)
  • Author(s): Hayashi, K. and Matsunaga, S.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10265-019-01096-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification and characterization of compounds that affect stomatal movements. (2018)
  • Author(s): Toh, S., Inoue, S., Toda, Y., Yuki, T., Suzuki, K., Hamamoto, S., Fukatsu, K., Aoki, S., Uchida, M., Asai, E., Uozumi, N., Sato, A., and Kinoshita, T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 59 Pages: 1568～1580
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy061
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] Auxin decreases chromatin accessibility through the TIR1/AFBs auxin signaling pathway in proliferative cells. (2018)
  • Author(s): Hasegawa, J., Sakamoto, T., Fujimoto, T., Yamashita, T., Suzuki, T., and Matsunaga, S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Pages: 7773
  • DOI: 10.1038/s41598-018-25963-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] Convolutional neural network-based automatic classification for algal morphogenesis. (2018)
  • Author(s): Hayashi, K., Kato, S., and Matsunaga, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 83 Pages: 301～305
  • DOI: 10.1508/cytologia.83.301
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Proteasomal degradation of BRAHMA promotes Boron tolerance in Arabidopsis. (2018)
  • Author(s): Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Sotta, N., Hirakawa, T., Matsunaga, T. M., Fukao, Y., Matsunaga, S., and Fujiwara, T.
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 9 Pages: 5285
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07393-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signaling. (2018)
  • Author(s): Takahashi, F., Suzuki, T., Osakabe, Y., Betsuyaku, S., Kondo, Y., Dohmae, N., Fukuda, H., Yamaguchi-Shinozaki, K., and Shinozaki, K.
  • Journal Title: Nature Volume: 556 Pages: 235～238
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0009-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Rho-based reaction-diffusion system governs xylem cell wall patterning in metaxylem vessels. (2018)
  • Author(s): Nagashima, Y., Tsugawa, S., Mochizuki, A., Sasaki, T., Fukuda, H., and Oda, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 8 Pages: 11542
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29543-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] Arabidopsis thaliana NGATHA1 transcription factor induces ABA biosynthesis by activating NCED3 gene during dehydration stress. (2018)
  • Author(s): Sato, H., Takasaki, H., Takahashi, F., Suzuki, T., Iuchi, S., Mitsuda, N., Ohme-Takagi, M., Ikeda, M., Seo, M., Yamaguchi-Shinozaki, K., and Shinozaki, K.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Volume: 115 Pages: E11178～E11187
  • DOI: 10.1073/pnas.1811491115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] High impact gene discovery: simple strand-specific mRNA library construction and differential regulatory analysis based on gene co-expression network. (2018)
  • Author(s): Ichihashi, Y., Fukushima, A., Shibata, A., and Shirasu, K.
  • Journal Title: Methods Mol. Biol. Volume: 1830 Pages: 163～189
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_11
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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
• [Journal Article] Induced cell fate transitions at multiple cell layers configure haustorium development in parasitic plants. (2018)
  • Author(s): Wakatake, T., Yoshida, S., and Shirasu, K.
  • Journal Title: Development Volume: 145 Pages: dev164848
  • DOI: 10.1242/dev.164848
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 気孔開閉の分子機構の解明と人為的な気孔開度制御技術の開発 (2019)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: プロジェクトシンポジウム・環境およひ?非自己応答機構から読み解く植物の巧みな生存戦略
  • Invited
• [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] Chemical genetics for elucidating stomatal movement (2019)
  • Author(s): Yusuke Aihara1, Shigeo Toh, Yosuke Toda, Gwanchol Sin1, Takahiro Yuki1, Ayato Sato, Toshinori Kinoshita
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 気孔孔辺細胞における光合成依存的な細胞膜H+-ATPaseのリン酸化状態の制御機構の解析 (2019)
  • Author(s): 安藤英伍、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] 孔辺細胞における細胞膜H+-ATPaseに依存したPEPCの活性化 (2019)
  • Author(s): 深津孝平、林優紀、桑田啓子、鈴木孝征、木下俊則
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] シロイヌナズナにおける新規時計長周期化化合物 (2019)
  • Author(s): 大野梓、中道範人、木下俊則、佐藤綾人
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 気孔開度と光合成制御による植物の生産量促進と乾燥耐性付与 (2018)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: バイオマスエキスポ2018
• [Presentation] 植物の気孔開閉分子メカニズム解明 (2018)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: 第8回みえバイオリファイナリー研究会公開セミナー
  • Invited
• [Presentation] シロイヌナズナ葉における赤色光による孔辺細胞細胞膜H+-ATPaseのリン酸化と気孔開口の解析 (2018)
  • Author(s): 安藤英伍、木下俊則
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会
• [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] 気孔開度制御による植物の成長促進と乾燥耐性向上技術の開発 (2018)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: Bio Japan2018
• [Presentation] 植物の気孔開閉と環境、植物応答のしくみ (2018)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: 施設野菜の環境モニタリング（「あぐりログ」）に関する研究会
  • Invited
• [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
• [Presentation] 気孔開度制御による植物の光合成活性と生産量の促進 (2018)
  • Author(s): 木下俊則
  • Organizer: バイオテクノロジーALCA公開シンポジウム
  • Invited
• [Remarks] 環境記憶統合webページ
  • URL: https://www.rs.tus.ac.jp/plantmemory/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物気孔開口抑制剤 (2018)
  • Inventor(s): 木下俊則、結城貴広、相原悠介、佐藤綾人、藤茂雄
  • Industrial Property Rights Holder: 木下俊則、結城貴広、相原悠介、佐藤綾人、藤茂雄
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-186616