Elucidation of the mechanism that enables re-replication at the onset of endoreplication in plants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05951
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Takatsuka Hirotomo 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (70633452)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: DNA倍加 / 細胞周期 / エピジェネティクス

Outline of Final Research Achievements

Endoreplication, a specialized mode of cell cycle in which DNA replication is repeated without cell division, induces dramatic cell enlargement, thereby drawing a great deal of attraction. In this study, we revealed an unexpected connection between endoreplication and epigenetics, a field of research on chromatin dynamics without changes in DNA sequence, which has not been focused on before. We found that a specific epigenetic regulator has a function in inhibiting the onset of endoreplication. Indeed, mutants lacking this regulator showed markedly enhanced ploidy level and increased cell size. This regulator might be the key to develop technology for increasing plant biomass production.

Free Research Field

植物細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNA倍加は細胞肥大を誘発するため、植物バイオマス増産の観点から重要な生命現象である。従来の細胞周期因子に着目した研究では、イネやポプラのようなDNA倍加能力の低い植物種でDNA倍加を誘発することはできないことがわかっており、DNA倍加開始に必要な未知のファクターの存在が示唆されていた。本研究の成果から、そのファクターがエピジェネティック制御である可能性が示唆された。今後、「細胞周期」と「エピジェネティック制御」を同時改変することで、イネやポプラで自在にDNA倍加を誘発し、植物バイオマスを人為的に増産する技術の開発が可能になると期待される。