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2016 Fiscal Year Annual Research Report

植物の自律分散型情報ネットワークを支える維管束シグナル伝達の解析

Planned Research

Project AreaIntegrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
Project/Area Number 15H05958
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

福田 裕穂  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10165293)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 遠藤 求  京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (80551499) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords植物 / シグナル伝達 / ペプチド
Outline of Annual Research Achievements

植物には脳に相当する器官はないものの、個体全体を統合する情報ネットワークが存在すると考えられているが、その実体はほとんど明らかになっていない。本研究では、CLEペプチドと時間情報を中心にシグナル伝達を解析している。本年度は、次の研究を行った。
CLE1-CLE7遺伝子のプロモーターとGUS遺伝子の融合遺伝子を作成し、これらをシロイヌナズナに導入して、その発現部位を調査した。その結果、それぞれ特徴的な発現パターンを示すことが明らかとなった。また、CLE1-CLE7の発現は、窒素やバイオティックシグナルにより影響を受けることが明らかとなった。CLE2遺伝子の発現誘導系を持つシロイヌナズナを作成し、根で遺伝子誘導をした後に、根と地上部で発現する遺伝子をDNAチップで解析した。その結果、根と地上部では異なる遺伝子が発現することが明らかとなった。この結果から、CLE2遺伝子の根での発現の後、根から何らかのシグナルが地上部に伝達されることが明らかとなった。維管束を介した長距離シグナルを解析する目的で、木部運搬シグナルのモデルとして、蛍光試薬を用いた可視化系を開発した。この系を、維管束変異体、さらには私たちの研究室で開発した木部細胞壁改変変異体ラインに適用し、木部輸送における維管束の関与、蒸散の関与、また木部細胞壁の関与を解析した。その結果、特定の細胞壁成分が木部輸送に関与する可能性が示された。
また、地上部と地下部の間でどのような時間情報の共有機構が存在するかを明らかにするため、様々な刺激を根に与えた時に地上部の概日リズムがどのように影響を受けるかを確認した。その結果、カリウムイオンを根に投与すると、1-2時間以内に地上部の概日リズムの位相前進が起こったことから、根からの栄養シグナルが地下部から地上部への時間情報の伝達に関わっている可能性が示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初目指していたCLE1-CLE7の発現解析は予定通り進行し、これまで知られていなかった部位での発現も明らかにすることができた。また、CLE2遺伝子の局所的遺伝子発現による、地上部での新たな遺伝子発現など、長距離シグナル伝達の存在が示唆された。加えて、地上部と地下部の間でどのような時間情報の共有機構にカリウムイオンが関与するなどの新たな知見が得られた。以上の点から、概ね順調に進展していると判断される。

Strategy for Future Research Activity

今後、これまでの研究をさらに詳細に解析するとともに、光、栄養、感染ストレスとCLEペプチドシグナルとのクロストークについて、さらに検討を行う。長距離輸送に関しては、CLE2, CLE3の根での発現により、地上部で新たに発現した遺伝子の解析を行う。さらに、様々な維管束・細胞壁改変ラインにおける輸送動態を解析する。

  • Research Products

    (21 results)

All 2016 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Growth properties and biomass production in the hybrid C4 crop sorghum bicolor.2016

    • Author(s)
      Tazoe, Y., Sazuka, T., Yamaguchi, M., Saito, C., Ikeuchi, M., Kanno, K., Kojima, S., Hirano, K., Kitano, H., Kasuga, S., Endo, T., Fukuda, H., Makino, A.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 57 Pages: 944-952

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv158

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vascular cell Induction culture system using Arabidopsis leaves (VISUAL) visualizes the sequential differentiation of sieve element-like cells.2016

    • Author(s)
      Kondo, Y., Nurani, A. M., Saito, C., Ichihashi, Y., Saito. M., Yamazaki, K., Mitsuda, N., Ohme-Takagi, M., & Fukuda, H.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 28 Pages: 1250-1262

    • DOI

      10.1105/tpc.16.00027

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Vibrio algivorus sp. nov., an alginate and agarose assimilating bacterium isolated from the gut flora of a turban shell marine snail.2016

    • Author(s)
      Doi, H., Chinen, A., Fukuda, H., & Usuda, Y.
    • Journal Title

      Int. J. Syst. Evol. Microbiol.

      Volume: 66 Pages: 3164-3169

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.001165

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modulation of plant RAB GTPase-mediated membrane trafficking pathway at the interface between plants and obligate biotrophic pathogens.2016

    • Author(s)
      Inada, N., Betsuyaku, S., Shimada, T., Ebine, K., Ito, E., Kutsuna, N., Hasezawa, S., Takano, Y., Fukuda, H., Nakano, A., & Ueda, T.
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 57 Pages: 1854-1864

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure of the plant receptor-like kinase TDR in complex with the TDIF peptide.2016

    • Author(s)
      Morita, J., Kato, K., Nakane, T., Kondo, Y., Fukuda, H., Nishimasu, H., Ishitani, R., & Nureki, O.
    • Journal Title

      Nature Com.

      Volume: 7 Pages: 12383

    • DOI

      10.1038/ncomms12383

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cellular and developmental function of ACAP type ARF-GAP proteins are diverged in plant cells.2016

    • Author(s)
      Naramoto, S., Dainobu, T., Tokunaga, H., Kyozuka, J., & Fukuda, H.
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 33 Pages: 309-314

    • DOI

      org/10.5511/plantbiotechnology.16.0309a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fertilization Independent Endosperm genes repress NbGH3.6 and regulate the auxin level during shoot development in Nicotiana benthamiana.2016

    • Author(s)
      Zeng, J., Ding, Q., Fukuda, H., & He, X.-Q.
    • Journal Title

      J. Exp. Bot.

      Volume: 67 Pages: 2207-2217

    • DOI

      10.1093/jxb/erw024

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Signaling, transcriptional regulation, and asynchronous pattern formation governing plant xylem development.2016

    • Author(s)
      Fukuda, H.
    • Journal Title

      Proc. Japan Acad. Series B

      Volume: 92 Pages: 42-47

    • DOI

      10.2183/pjab.92.98

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Functional mechanism of bHLH complexes during early vascular development.2016

    • Author(s)
      Ohashi-Ito, K. & Fukuda, H.
    • Journal Title

      Curr. Opin. Plant Biol.

      Volume: 33 Pages: 42-47

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.pbi.2016.06.003

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Cell-cell communications regulating vascular cell fates in plants.2016

    • Author(s)
      Fukuda, H., Kondo, Y., & Ohashi-Ito, K.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Functional mechanism of bHLH complexes during early vascular development.2016

    • Author(s)
      Ohashi-Ito, K., & Fukuda, H.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] VISUAL visualizes the sequential vascular cell differentiation.2016

    • Author(s)
      Kondo, Y., & Fukuda, H.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference,
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Secondary cell wall patterning in metaxylem vessels.2016

    • Author(s)
      Oda, Y., Nagashima, Y., Sugiyama, Y., Sasaki, T., & Fukuda, H.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis on regulatory mechanisms of vascular cell differentiation by GSK3s.2016

    • Author(s)
      Saito, M., Kondo, Y., and Fukuda, H.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Abscisic acid-mediated stomatal responses via small peptide in Arabidopsis.2016

    • Author(s)
      Takahashi, F., Betsuyaku, S., Fukuda, H., Yamaguchi-Shinozaki, K., & Shinozaki, K.
    • Organizer
      The 2016 Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Keynote Lecture “Making connections - plant vascular tissue development”2016

    • Author(s)
      Fukuda, H.
    • Organizer
      SEB Brighton 2016
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Signaling that regulates stem cell fates in plants.2016

    • Author(s)
      Fukuda, H
    • Organizer
      ICAR 2016 Korea
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of novel ROP effector protein during xylem differentiation.2016

    • Author(s)
      Nagashima, Y., Fukuda, H., & Oda, Y.
    • Organizer
      ICAR 2016 Korea
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A novel factor regulating phloem differentiation identified in Arabidopsis.2016

    • Author(s)
      Nurani, A.M., Kondo, Y., & Fukuda, H.
    • Organizer
      ICAR 2016 Korea
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2016-06-30 – 2016-07-03
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 植物細胞壁実験法2016

    • Author(s)
      福田裕穂、近藤侑貴、小澤靖子、岩本訓知,小田祥久
    • Total Pages
      221-229
    • Publisher
      弘前大学出版会
  • [Remarks] 東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻生体制御研究室

    • URL

      http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/seigyo/lab.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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