2015 Fiscal Year Annual Research Report
オミクス解析による細胞外情報処理空間構築の統合的理解
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
|---|
| Project/Area Number |
24114002
|
|---|
| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (40272009)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
|
| Keywords | 植物発生・分化 / 細胞壁 / トランスクリプトーム / プロテオーム / メタボローム / 進化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．二次細胞壁形成のオミクス解析：VND7の活性化によるタバコBY-2道管分化誘導系を用いたトランスクリプトームとメタボロームの詳細解析を実施した。LC/MSによるワイドターゲットメタボローム解析の結果、道管分化の初期にglyceraldehyde 3-phosphate (GAP)が速やかに減少すること、分化が進むとPheやArgなどのアミノ酸が蓄積することが見出された。また、これらの変化は関連酵素遺伝子の転写レベルでの制御されていることも示された。これらの結果から、道管分化の過程で一次代謝が積極的に調節されていることが明らかとなった。プロテオーム解析としては、メルボルン大学との共同研究として、タバコBY-2道管分化誘導系におけるエンドメンブレン画分のプロテオーム解析手法の確立を進め、タバコのプロテオームデータの統計解析手法を確立した。
２．一次細胞壁形成のオミクス解析：一次細胞壁再生過程で高発現するKOR2の逆遺伝学解析として、T-DNA挿入変異体kor2-2では実生の形態形成（葉の形状、トリコームや根毛の形態）には異常はないことなどを明らかにした。また、一次細胞壁再生において形成されるヘクチアンストランドが細胞壁健全性の感知に関わる可能性を見出した。
３．細胞壁形成転写ネットワークの進化：ヒメツリガネゴケの通水細胞であるハイドロイドの細胞分化におけるポリガラクツロナーゼ（PG）遺伝子の機能解析を行い、一部のPG遺伝子の機能破壊によって、通水機能が減弱することを見出した。また、オオミズゴケの透明細胞の分化メカニズムに迫るために１細胞トランスクリプトーム解析を進めた。これまでに統計的に有意な遺伝子発現変動をとらえることに成功した。また、テーダマツの公開ゲノムデータから予想される５つのVNS遺伝子のうち、４つはシュート頂領域で強く発現することを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二次細胞壁形成のオミクス解析については、統一した研究材料でのトランスクリプトーム解析、プロテオーム解析、メタボローム解析、を遂行することが出来た。一次細胞壁形成に関しては、あらたにヘクチアンストランドが一次細胞壁の健全性の感知に関わる可能性を見出すことが出来た。細胞壁形成転写ネットワークの進化については、ヒメツリガネゴケ、オオミズゴケ、テーダマツで新たに情報得られた。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．二次細胞壁形成のオミクス解析：道管分化のマスター転写因子であるVND7の下流で展開する二次細胞壁形成について、転写ネットワークの調和システムをオミクス解析により明らかにする。今年度は、より詳細なsub-cellularレベルでのプロテオーム解析を行う。とくにエンドメンブレン画分の経時的な解析を進める。また、二次細胞壁形成過程におけるメタボローム解析から明らかになったアミノ酸代謝関連の代謝産物の二次細胞壁形成における役割の解析を継続するとともに、フラックス解析により、二次細胞壁形成過程での細胞壁成分の変化を詳細に追跡する。
２．一次細胞壁形成のオミクス解析：一次細胞壁形成のメカニズムの解析として原形質分離からの細胞壁再生の実験系で細胞壁再生開始のシグナルを司るメカニズムの解析を行う。とくにヘクチアンストランドの壁結合領域に存在するタンパク質複合体の探索を行う。
３．細胞壁形成転写ネットワークの進化：これまでに進めてきたオオミズゴケ、ゼニゴケ、裸子植物のテーダマツを対象にした研究に加えて、リチャードミズワラビやシャジクソウを解析対象とし、VNS遺伝子群（あるいは先祖型NAC遺伝子）を起点とした細胞壁形成における転写ネットワークを追跡する。また、ゼニゴケVNS遺伝子の機能解析を継続する。裸子植物の解析では、仮道管に加えて石細胞を研究対象とした二次細胞壁形成におけるVNS遺伝子群の機能解析にも取り組む。
|
Research Products
(35 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Transcriptional repression by MYB3R proteins regulates plant organ growth.2015
Author(s)
Kobayashi K, Suzuki T, Iwata E, Nakamichi N, Suzuki T, Chen P, Ohtani M, Ishida T, Hosoya H, Muller S, Leviczky T, Pettko-Szandtner A, Darula Z, Iwamoto A, Nomoto M, Tada Y, Higashiyama T, Demura T, Doonan JH, Hauser MT, Sugimoto K, Umeda M, Magyar Z, Bogre L, Ito M
-
Journal Title
EMBO Journal
Volume: 34
Pages: 1992-2007
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Physical interaction between SnRK2 and PP2C is conserved in Populus trichocarpa.2015
Author(s)
Song X, Ohtani M, Hori C, Takebayasi A, Hiroyama R, Rejab NA, Suzuki T, Demura T, Yin T, Yu X, Zhuge Q
-
Journal Title
Plant Biotechnology
Volume: 32
Pages: 337-341
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Comprehensive proteomic approach for understanding xylem vessel cell differentiation2015
Author(s)
Masahiro Noguchi, Yoshimi Nakano, Nobuko Shizawa, Masayuki Fujiwara, Youichiro Fukao, Ryosuke Sano, Arata Yoneda, Ko Kato, Minoru Kubo, Misato Ohtani, Taku Demura
Organizer
5th International Conference on Proteomics & Bioinformatics
Place of Presentation
Varencia, Spain
Year and Date
2015-09-01 – 2015-09-03
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
