2016 Fiscal Year Annual Research Report
根の幹細胞再生を支える分子基盤の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development |
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| Project/Area Number |
16H01243
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 直紀 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (40553623)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シロイヌナズナ / 幹細胞 / 組織再生 / 植物ホルモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
幹細胞の維持は植物の発生そのものを根源的に支える基盤として極めて重要である。そして、幹細胞の再生は、さまざまな環境下での植物の持続的な発生を可能にする上で必要不可欠な機構であることから、この一連の過程を分子レベルで理解することは重要な研究課題である。本研究では、幹細胞再生の制御機構を時空間的に理解することで、根の幹細胞再生を支える分子基盤を明らかにする。
根の幹細胞再生にはQC細胞の分裂の活性化が必要であることが知られている。そして現在までに、QC細胞の分裂の活性化には幹細胞ニッチでのブラシノステロイド（BR）受容体の発現誘導が関与することを明らかにしている。そこで、BR受容体遺伝子の発現制御機構について調べたところ、DNA損傷応答に関わるSOG1転写因子がBR受容体遺伝子の転写誘導に直接関与していることが示された。そして、sog1機能欠損変異体では、QC細胞の分裂の活性化が引き起こされないことを明らかにした。また、sog1変異体でQC細胞特異的にBR受容体遺伝子を発現させると、QC細胞の分裂が誘導されたことから、QC細胞でのBR受容体遺伝子の発現誘導が、QC細胞の分裂の活性化に必要十分であることが示唆された。
さらに、根端切除後の組織再生過程において、BRシグナルの組織特異的な活性変化が起きることを明らかにした。特に、新たに作られた幹細胞ニッチにおいてBRシグナルの活性化が起きていたことから、BRシグナルが幹細胞再生において重要な役割を果たしていることが示唆された。さらに、BR変異体では、根端の組織再生が正常に行われないことから、BRシグナルが新規な幹細胞ニッチの形成に必要である可能性が考えられた。
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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
根の幹細胞再生に時空間的なブラシノステロイドシグナルの変化が重要な役割を果たしていることを新たに見出したことから、おおむね順調に進行している。また、組織再生過程において、新規な幹細胞ニッチの形成にブラシノステロイドとの関連性が見えてきたので、今後の展開が非常に興味深くなってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
幹細胞再生過程におけるオーキシンとBRシグナルの時空間的な活性変化を明らかにする。さらに、QC細胞分裂や組織再生に関わるERF115転写因子は、BRシグナル依存的に発現誘導されるとともに、BR受容体遺伝子の発現制御にも関与している可能性が示唆されている。そこで、BRシグナルとERF115による時空間的なフィードバック制御が、幹細胞再生に与える影響についても明らかにする。
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[Journal Article] The plant-specific CDKB1-CYCB1 complex mediates homologous recombination repair in Arabidopsis.2016
Author(s)
Weimer, A.K., Biedermann, S., Harashima, H., Roodbarkelari, F., Takahashi, N., Foreman, J., Guan, Y., Pochon, G., Heese, M., Van Damme, D., Sugimoto, K., Koncz, C., Doerner, P., Umeda, M., Schnittger, A.
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Journal Title
EMBO J
Volume: 35
Pages: 2068-2086
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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