比較ゲノム手法によるメリステム発生と生長相制御機構の解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2010: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 苔類ゼニゴケ / 陸上植物進化 / 環境応答 / メリステム / オーキシン / 発生制御 / 成長相制御 / 比較ゲノム / 植物発生 / 植物可塑性 / 信号伝達 / 環境適応

Research Abstract

生存を光合成に依存する植物の発生は環境因子の影響を強く受ける。本研究では、生活環の大半が配偶体世代で遺伝子導入が容易な基部陸上植物苔類ゼニゴケを対象として、陸上植物の環境応答と発生制御機構の普遍性と多様性について解析した。光条件による生長相制御の生理応答解析を進め、限界日長や赤色光/遠赤色光比に関する実験から長日経路と光質経路による制御系の存在を明らかにした。オーキシン応答性GH3プロモーターおよび生合成遺伝子TAA1プロモーターの活性をGUSおよびGFP遺伝子を用いて個体レベルで解析した。両者の発現は概ね一致するが、生合成されたオーキシンの輸送を示唆するデータも得られた。無性芽発生や生殖器の伸長、無性芽の背腹性決定をモデルとして詳細なオーキシン応答を解析した。半数体世代においても、様々は発生過程にオーキシンが関与することが示された。オーキシン信号伝達に1分子種のTIR1とAUX/IAA、3分子種ARFが関与する。MpARF1とMpIAAが葉状体で広く発現していた。オーキシン依存的な分解を受けないAUX/IAAドミナント変異タンパク質のDEX誘導発現系を確立し、成長段階におけるオーキシンの役割を解析した。半数体世代においても、様々は発生過程にオーキシンが関与することが示された。恒常的に活性型フィトクロムを利用して、細胞分裂や生殖成長相移行抑制にフィトクロムが関与することを示した。また、光応答変異体の収集を進めた。また、光が細胞分裂を促進することの分子実体を細胞周期の観点から解析するため、ゼニゴケの細胞周期遺伝子を探索した。細胞周期関連遺伝子も調べた限りでは各1分子種であり、単純で有利な解析系である。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the heme oxygenase protein family in Arabidopsis thaliana reveals a diversity of functions. (2010)
  • Author(s): Gisk, B., Yasui, Y., Kohchi, T., Frankenberg-Dinkel, N.
  • Journal Title: Biochem.J. Volume: 425 Pages: 425-434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionarily conserved regulatory mechanisms of abscisic acid signaling inland plants : characterization of ABSCISIC ACID INSENSITIVE1-like type-2C protein phosphatase of the liverwort Marchantia polymorpha L. (2010)
  • Author(s): Tougane, K., Komatsu, K., Bhyan, S.B., Sakata, Y., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Kohchi, T., Takezawa, D.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 152 Pages: 1529-1543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structures of the Substrate-Bound Forms of Red Chlorophyll Catabolite Reductase : Implications for Site-Specific and Stereospecific Reaction. (2010)
  • Author(s): Sugishima, M., Okamoto, Y, Noguchi, M., Kohchi, T., Tamiaki, H., Fukuyama, K.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. Volume: 402 Pages: 879-891
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cyanobacteriochrome, TePixJ, isomerizes its own chromophore by converting phycocyanobilin to phycoviolobilin. (2010)
  • Author(s): Ishizuka, T., Kamiya, A., Suzuki, H., Narikawa, R., Noguchi, T., Kohchi, T., Inomata, K., Ikeuchi M.
  • Journal Title: Biochem. Volume: 50 Pages: 953-961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the heme oxygenase protein family in Arabidopsis thaliana reveals a diversity of functions (2010)
  • Author(s): Gisk, B., Yasui, Y., Kohchi, T., Frankenberg-Dinkel, N.
  • Journal Title: Boichem.J. 425 Pages: 425-434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionarily conserved regulatory mechanisms of abscisic acid signaling in land plants : characterization of ABSCISIC ACID ?INSENSITIVE1-like type-2C protein phosphatase of the liverwort Marchantia polymorpha L. (2010)
  • Author(s): Tougane, K., Komatsu, K., Bhyan, S.B., Sakata, Y., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Kohchi, T., Takezawa, D.
  • Journal Title: Plant Physiol. 152 Pages: 1529-1543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of Lifeact reveals F-actin dynamics in Arabidopsis thaliana and the liverwort, Marchantia polymorpha (2009)
  • Author(s): Era, A., Tominaga, M., Ebine, K., Awai, C., Saito, C., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Kohchi, T., Nakano, A., Ueda, T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 50 Pages: 1041-1048
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける時計機構と生長相制御の解析 (2011)
  • Author(s): 久保田茜、久保田佐綾、村中智明、石崎公庸、大和勝幸、青木摂之、小山時隆、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] γ線照射胞子より単離したゼニゴケオーキシン耐性株の解析 (2011)
  • Author(s): 野々村麻衣子、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるMpIAAを介したオーキシン信号伝達の機能 (2011)
  • Author(s): 加藤大貴、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける赤色光受容体フィトクロムを介した生長制御 (2011)
  • Author(s): 井上佳祐、石崎公庸、保坂将志、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの光受容体フィトクロムを介した細胞分裂制御 (2011)
  • Author(s): 井上佳祐、石崎公庸、保坂将志、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] ゼニゴケのモデルとしての特長 (2010)
  • Author(s): 河内孝之
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの環境応答と発生制御 (2010)
  • Author(s): 河内孝之
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 植物の光環境応答と光受容体 (2010)
  • Author(s): 河内孝之
  • Organizer: 日本生物環境工学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける青色光応答と青色光御受容体フォトトロピン遺伝子の解析 (2010)
  • Author(s): 小松愛乃、久保田茜、末次憲之、石崎公庸、大和勝幸、和田正三、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける分子遺伝学の基盤整備 (2010)
  • Author(s): 増田晃秀、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 基部陸上植物ゼニゴケにおけるオーキシン生理応答の観察と可視化 (2010)
  • Author(s): 野々村麻衣子、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] オーキシン信号伝達の基本的な因子は苔類ゼニゴケに保存されている (2010)
  • Author(s): 加藤大貴、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Comparative and functional genomics with the liverwort Marchantia Polymorpha (2010)
  • Author(s): Takayuki Kohchi
  • Organizer: Plant and Animal Genome XVIII
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2010-01-09
• [Presentation] Marchantia polymorpha, a reviving liverwort model for comparative and functional genomics (2009)
  • Author(s): Takayuki Kohchi
  • Organizer: 9th International Plant Molecular Biology Conference
  • Place of Presentation: St.Louis, USA
  • Year and Date: 2009-10-26
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるオーキシン応答の観察と可視化 (2009)
  • Author(s): 野々村麻衣子、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるオーキシン信号伝達因子の同定 (2009)
  • Author(s): 加藤大貴、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 基部陸上植物ゼニゴケにおける分子遺伝学の基盤整備 (2009)
  • Author(s): 石崎公庸、増田晃秀、友金寛和、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24