2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms and physiological roles of long-distance cytokinin transport
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
18H04793
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
木羽 隆敏 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (20532097)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | サイトカイニン / 長距離輸送 / 道管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な器官から構成される植物が、絶えず変化する環境下で個体として生存に最適なバランスを維持するためには、細胞間だけでなく、器官間での緊密な情報のやり取りも不可欠である。サイトカイニン（CK）は植物の成長・発達の様々な段階で不可欠な植物ホルモンであり、局所シグナルとして作用するとともに、道管・師管を介して長距離輸送されて器官間（長距離）シグナルとしても重要な役割をもつ。申請者らはこれまでCKの生合成を担う遺伝子群、CK分子の側鎖修飾によりCK作用の器官特異性を生み出すメカニズム、根から地上部への輸送のために道管へのCK積み込みを司る遺伝子など、CKの長距離シグナルとしての働きを支える分子機構を明らかにしてきた。しかし（A）CKの道管への積み込みの分子メカニズムと（B）師管を介した地上部から根へのCK情報の長距離伝搬のメカニズムと生理的役割に関しては未解決の問題が多く残されている。
未解決問題Aに関しては、申請者らが最近同定したCKの道管への積み込みを司る因子の詳細な機能解析を行った。ABCG14はABC輸送体ファミリーの一員であるが、基質や輸送特性などの詳細は全く明らかになっていなかった。そこで薬剤誘導的にABCG14を発現する形質転換T87培養細胞を作製し、阻害剤の処理と組み合わせて細胞中と培地中のCKの分析を行った。その結果、ABCG14はリボチド型CK前駆体を排出する輸送体であることを強く示唆する結果を得た。またabcg14変異体背景でABCG14を細胞種特異的に発現させた形質転換体の解析を行い、まだ予備的ではあるが、ABCG14は師部と前形成層からリボチド型CK前駆体を排出することにより、道管への積み込みに寄与していることを示唆する結果を得た。
未解決問題Bに関しては、名古屋大学野田口研究室で開発された接ぎ木ディバイスを用いて接ぎ木を行うことに成功した。
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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
特に問題なく進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
未解決問題A、Bについて本年度は以下のような計画で研究を実施する。
（A)CKの道管への積み込みの分子メカニズム
申請者らが最近同定した、CKの道管への積み込みを司る遺伝子ABCG14 (Ko et al. 2014)の詳細な機能解析を進める。シロイヌナズナT87培養細胞を用いた系による解析から、ABCG14がリボチド型サイトカイニン前駆体のエクスポーターであることを示唆する結果を得た。これについて確証を得るため、in vitro輸送アッセイ系による解析を行う。またabcg14変異体背景で細胞種特異的にABCG14を発現させた形質転換体シリーズ（師管、伴細胞、道管、前形成層、内鞘細胞で発現）をすべて確立し、道管液のCK量や分子種の変化、地上部の成長などを解析する。これらの結果を総合化し、ABCG14がどの細胞種でリボチド型CKを排出することが道管へのCK積み込みに重要なのかを明らかにする。
（B）師管を介した地上部から根へのCK情報の長距離伝搬のメカニズムと生理的役割
名古屋大学野田口研究室で開発された接ぎ木ディバイスを用い、CK生合成・情報伝達関連変異体間の接ぎ木を行い、根の表現型の評価を行う。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] An efficient DNA- and selectable-marker-free genome-editing system using zygotes in rice.2019
Author(s)
Toda, E., Koiso, N., Takebayashi, A., Ichikawa, M., Kiba, T., Osakabe, K., Osakabe, Y., Sakakibara, H., Kato, N. and Okamoto, T.
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 5
Pages: 363-368
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Repression of nitrogen-starvation responses by members of the Arabidopsis GARP-type transcription factor NIGT1/HRS1 subfamily.2018
Author(s)
Kiba, T., Inaba, J., Kudo, T., Ueda, N., Konishi, M., Mitsuda, N, Takiguchi, Y., Kondou, Y., Yoshizumi, T., Ohme-Takagi, M., Matsui, M., Yano, K., Yanagisawa, S., and Sakakibara, H.
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Journal Title
Plant Cell
Volume: 30
Pages: 925-945
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] SUPERMAN regulates floral whorl boundaries through control of auxin biosynthesis.2018
Author(s)
Xu, Y., Prunet, N., Gan, E.-S., Wang, Y., Stewart, D., Wellmer, F., Huang, J., Yamaguchi, N., Tatsumi, Y., Kojima, M., Kiba, T., Sakakibara, H., Jack, T. P., Meyerowitz, E. M., and Ito, T.
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Journal Title
EMBO J.
Volume: 37
Pages: e97499
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Chromatin-mediated feed-forward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy.2018
Author(s)
Yamaguchi, N., Huang, J., Tatsumi, Y., Abe, M., Sugano, S. S., Kojima, M., Takebayashi, Y., Kiba, T., Yokoyama, R., Nishitani, K., Sakakibara, H., and Ito, T.
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 9
Pages: 5290
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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