2020 Fiscal Year Annual Research Report
従来の想定に無かった全く新しい茎頂幹細胞維持機構と多能性獲得機構の研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality |
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| Project/Area Number |
20H04883
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
打田 直行 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (40467692)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 幹細胞 / 低分子化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の地上部を生み出す源は、茎先端に位置する茎頂分裂組織（SAM）の内部に分化多能性を持ったまま維持される茎頂幹細胞である。本研究では、この茎頂幹細胞の「維持」と「多能性の獲得」のそれぞれの仕組みに関して、従来の想定になかった新しい観点の提唱と理解を目指す。以前に、ERECTA（ER）受容体ファミリーの全機能を欠損する多重変異体（er-fと記載）では、SAM内の幹細胞領域が拡大することを見出していたが、さらに最近、従来のシロイヌナズナの遺伝学解析では幹細胞維持に必須とみなされてきた転写因子WUSをer-fの中で欠損させても幹細胞が維持されることを見出した。すなわち、従来の想定に無かった「WUSに依存しない」幹細胞維持機構が存在し、ERファミリーがその機構を抑制的に制御する、と考えられる。今年度、このERファミリーの働かない状態のSAMで応答が亢進しているホルモン応答を同定し、このホルモン応答が幹細胞維持に必要であること、また、その際にはこのホルモン応答が亢進しすぎないためのネガティブフィードバック回路も作動していること、を見出した。また、植物体に添加するだけで植物体地上部を再生させる能力を持つ細胞塊を形成させる低分子化合物を同定し、その作用機序の解明を進めた。その結果、この化合物は、古くから解析が進んできた似た細胞塊であるカルス誘導で働く植物ホルモンとして働くこと訳ではなく、独自の作用を発揮していることが見えてきた。ただし、この独自化合物の作用発揮の過程では、そのホルモンも働く必要があることも明らかとなった。
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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
「WUSに依存しない」幹細胞維持機構で働くホルモン、植物体地上部を再生させる能力を持つ細胞塊の形成を誘導する独自低分子化合物の作用発揮の際に働くホルモン、のそれぞれの同定が進んでいることから、研究は順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
「WUSに依存しない」幹細胞維持機構に関しては、この気候で働くことが見えてきたホルモンに関しては、SAM内で実際にそのホルモン応答が生じている細胞の同定には至っていないので、その細胞の同定を進め、SAM内ですでに既知の重要制御領域との間の空間的な理解を進める。植物体地上部再生能を持つ細胞塊の形成を誘導する低分子化合物に関しては、その直接のターゲットの同定、耐性変異体の獲得による作用発揮関連因子群の同定、化合物添加後に生じる現象のRNA-seqによる把握、の各実験により作用機序の解明を進める。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] A peptide pair coordinates regular ovule initiation patterns with seed number and fruit size.2020
Author(s)
Kawamoto N, Pino Del Carpio D, Hofmann A, Mizuta Y, Kurihara D, Higashiyama T, Uchida N, Torii KU, Colombo L, Groth G, Simon R
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Journal Title
Curr. Biol.
Volume: 30
Pages: 4352-4361
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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