Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03284
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Sugimoto Keiko 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (30455349)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞リプログラミング / 器官再生 / 植物ホルモン / ストレス応答 / シロイヌナズナ

Outline of Final Research Achievements

Wounding stress induces cellular reprogramming in regeneration but the molecular mechanisms underlying this control remain largely unknown. In this study we aimed at uncovering the transcriptional mechanisms that regulate wound-induced cellular reprogramming in plants. Using the Arabidopsis tissue culture system, we revealed the early transcriptional cascade activated by wounding. We also showed that the activity of this early transcriptional network is regulated by SUMO-mediated post-translational mechanisms. Using the Arabidopsis mesophyll protoplast system, we also demonstrated that the part of the wound-induced transcriptional cascade is also required for the reprogramming from differentiated plant cells.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CRISPR-Cas9法等のゲノム編集技術が急速に発展するなかでも、多くの有用植物において形質転換後の再生効率の低さが品質向上技術確立の大きなボトルネックになっている。本研究は細胞リプログラミングの新たな制御機構を明らかにするものであり、再生しにくい植物の再生効率を向上させるための分子組織培養法の確立に貢献することが期待される。また、分化した植物体細胞のリプログラミングを定量的に評価する実験系を始めて立ち上げたことで、分化細胞からのリプログラミングを制御する分子機構を解明することを可能にした点に本研究の学術的意義がある。