Molecular mechanisms of reprogramming that is regulated by changes in endogenous phytohormone levels

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K07398
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Nishihama Ryuichi 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (70283455)
• Research Collaborator: Ishida Sakiko ; Suzuki Hidemasa ; Hainiwa Emi ; Yamaoka Shohei ; Shigenobu Shuji ; Sakakibara Hitoshi ; Kohchi Takayuki
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: リプログラミング / 再生 / オーキシン / サイトカイニン / 苔類ゼニゴケ / コケ植物

Outline of Final Research Achievements

In the liverwort Marchantia polymorpha, thallus regeneration occurs efficiently from excised thalli on phytohormone-free media. Based on the observations that the endogenous level of auxin decreased transiently a few hours after excision and that regenerant formation was repressed in the presence of auxin, transient reduction of auxin was suggested to trigger cellular reprogramming. In addition, genes for auxin and cytokinin biosynthesis and for a transcription factor were upregulated in auxin-reduction-dependent manner. Overexpression of this transcription factor promoted regenerant formation in the presence of auxin. This study revealed a relationship between changes in endogenous phytohormone levels and reprogramming of cells, and a key factor that links these two processes.

Free Research Field

植物分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物は挿し木で増やせることや、単離した1細胞から個体を再生できることから、分化全能性があると古くから知られている。傷害が引き金となって分化全能性が発揮されることはわかっているものの、その分子的な仕組みについての詳細はあまりわかっていなかった。本研究ではコケ植物のゼニゴケを用いて、葉状体切断後に起こる植物ホルモン・オーキシンの内生レベルの一時的な低下が、分化全能性を発揮するための遺伝子発現変化（リプログラミング）を引き起こすことを示唆する結果が得られた。この成果は、この分野に新たな概念をもたらすと考えられる。