2014 Fiscal Year Annual Research Report
細胞外シグナルと細胞内調節の相互作用による器官形成ロジックの多元的理解
| Project Area | Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development |
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| Project/Area Number |
25113006
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
柿本 辰男 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70214260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 南 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, その他 (80190396)
大島 良美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (00722951)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞分化 / 転写因子 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、植物の師部構成要素、内鞘細胞、及び根冠の細胞の分化を制御する鍵転写因子を同定することが大きな目標である。また、それらの転写因子により制御される遺伝子の解明も目標としている。昨年度に引き続き、細胞タイプ別のトランスクリプトームのデータより選んだ師部、内鞘細胞、または根冠細胞で特異的に発現している転写因子遺伝子を異所的に発現させ、これらの細胞が異所的に現れることを指標としたスクリーニングを行った。その際、師部、内鞘細胞、根冠細胞特異的にGFPを発現しているマーカー系統を用いた。師部に関しては、原生師部マーカーGFP系統であるS32以外に、師部伴細胞マーカーであるSUC2プロモーター:GFP系統も用い、師部分化をより詳細に観察した。その結果、伴細胞を誘導する能力がある転写因子、内鞘細胞を誘導できる転写因子などが見出された。内鞘細胞を誘導できる転写因子(転写因子No.51)は、内鞘細胞の性質であるオーキシンに応答した細胞分裂能を与えることも明らかにした。転写因子は、複合体として働くことがある。細胞タイプ決定因子と相互作用する転写因子を見出すため、産総研との共同研究を行った。支援班が関与して開発したシロイヌナズナ転写因子個別ライブラリーを用いた酵母2ハイブリッドスクリーニングにより、内鞘細胞を誘導できる転写因子はヘテロ複合体を形成して働いていることを見出した。また、発生を制御する分泌型ペプチドシグナル分子(CLE9)も見出した。CLE9は葉の表皮幹細胞で特異的に発現しており、葉の表皮幹細胞数を抑制していること、同じCLEグループの中でも、CLV3は葉の幹細胞には働かないのに対して、CLE9は葉の幹細胞数を抑制すること、葉の幹細胞抑制は新規の機構が関わっていることなどを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
植物の重要な細胞タイプでありながら、その分化の仕組みが明らかになっていない細胞として、師部細胞、内鞘細胞、根冠細胞がある。これらの細胞タイプを支配する転写因子を見出した。また、これらの転写因子の働きを理解するために、これら転写因子と相互作用する転写因子見い出すためのスクリーニングを、研究分担者との共同研究によっておこなった。研究分担者は、転写因子ライブラリーを用い、自動化した酵母2ハイブリッドスクリーニングを開発したので、信頼性の高いスクリーニングを行い、内鞘細胞決定因子が複合体で働くことを明らかにできた。また、これら転写因子の過剰発現体を用いたマイクロアレーにより、下流の制御系も明らかになりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、師部細胞、内鞘細胞、根冠細胞へと分化させる能力をもつ転写因子をそれぞれ見い出すことができた。しかしながら、これらの転写因子に関しては、どれも、冗長的機能を持つ多くの遺伝子が存在するので、CRISPR/Cas9も用いて多重変異体の作成を進めている。多重突然変異体で表現型を得ることが非常に重要である。また、これらの転写因子に関しては、共同研究者の松井が開発した、ターゲット配列決定法を用いてターゲットを確定する。
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[Journal Article] A parasitic nematode releases cytokinin that controls cell division and orchestrates feeding site formation in host plants.2015
Author(s)
Siddique S, Radakovic ZS, De La Torre CM, Chronis D, Novak O, Ramireddy E, Holbein J, Matera C, Hutten M, Gutbrod P, Anjam MS, Rozanska E, Habash S, Elashry A, Sobczak M, Kakimoto T, 他4名
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A
Volume: 112
Pages: 12669-12674
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] AINTEGUMENTA and the D-type cyclin CYCD3;1 regulate root secondary growth and respond to cytokinins.2015
Author(s)
Randall RS, Miyashima S, Blomster T, Zhang J, Elo A, Karlberg A, Immanen J, Nieminen K, Lee JY, Kakimoto T, 他10名
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Journal Title
Biol Ppen.
Volume: 00
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Distinct Characteristics of Indole-3-Acetic Acid and Phenylacetic Acid, Two Common Auxins in Plants.2015
Author(s)
Sugawara S, Mashiguchi K, Tanaka K, Hishiyama S, Sakai T, Hanada K, Kinoshita-Tsujimura K, Yu H, Dai X, Takebayashi Y, Takeda-Kamiya N, Kakimoto T, Kawaide H, Natsume M, Estelle M, Zhao Y, Hayashi K, Kamiya Y, Kasahara H.
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Journal Title
Plant Cell Physiol
Volume: 56
Pages: 1641-1654
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 師部形成に関与する転写因子の解析2016
Author(s)
Zaizen M, Kume S, Zhang Y, Mitsuda N, Yoshizumi T, Kondo Y, Takagi M, Matsui M, Kakimoto T.
Organizer
第５７回植物生理学会年会
Place of Presentation
新潟
Year and Date
2016-03-20 – 2016-03-20
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