植物発生ロジックの多元的開拓

• 研究領域: 植物発生ロジックの多元的開拓
• 研究課題/領域番号: 25113001
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 塚谷 裕一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90260512)
• 研究分担者: 望月 敦史 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (10304726) ; 河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056) ; 光田 展隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80450667) ; 平井 優美 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 (90415274) ; 伊藤 恭子 (大橋恭子 / 伊藤 恭子(大橋恭子)) 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90451830) ; 大島 良美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究員 (00722951) ; 松井 南 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 (80190396)
• 研究協力者: 深城 英弘 神戸大学, 大学院理学研究科, 教授 (80324979) ; 荒木 崇 東京大学, 大学院生命科学研究科, 教授 (00273433) ; 柿本 辰男 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (70214260) ; 中島 敬二 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80273853) ; 平野 博之 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (00192716)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 163,150千円 (直接経費: 125,500千円、間接経費: 37,650千円); 2017年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2016年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2015年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2014年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2013年度: 92,430千円 (直接経費: 71,100千円、間接経費: 21,330千円)
• キーワード: 植物発生 / ロジック / 形態形成 / メタボロミクス / e-learning / 転写因子 / ゼニゴケ / 数理解析 / 国際シンポジウム / アウトリーチ

研究成果の概要

本総括班では、計画班及び公募班の以下の研究活動を全面的にサポートすることで領域全体の成果達成に貢献した。
本課題では、植物の発生ロジックの解明を目指した。優秀な若手を中心とした公募班研究と一丸となり未開拓の分野を切り開いた成果として、植物発生・成長の中心的問題である植物の幹細胞性を与える仕組み、細胞の分化、増殖と配置の仕組み、成長相転換の仕組みなどを牽引する鍵遺伝子を数多く見出し、その機能を解くことができた。また遺伝子冗長性が極めて低いゼニゴケを新たなモデルとして確立した。さらに代謝に注目し、発生・成長を調節する新奇シグナル分子を探索し、新たに「代謝発生生物学」の分野を打ち立てることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本領域は植物の本質的な発生ロジックについて、対象とする発生現象が異なる９つの計画班と４つの支援体制の強い協力体制によって解き明かすことを目指した点で、国内外に類のない植物発生に関する研究グループを構築した。この領域による多元的かつ開拓的な研究によって、植物発生戦略に留まらず、広く生物発生戦略の体系的理解に寄与した。また、本領域で得られる成果が、将来、生産環境農学分野の遺伝育種科学、作物生産科学、園芸科学、環境農学といった応用研究分野にも広くインパクトを与え、ひいては地球環境悪化や食料不足問題といった地球規模の問題解決に寄与することができれば、本領域研究の成功は非常に意義深いものとなるだろう。

研究成果

• [雑誌論文] Auxin produced by the indole-3-pyruvic acid pathway regulates development and gemmae dormancy in the liverwort Marchantia polymorpha. (2016)
  • 著者名/発表者名: Eklund, D.M., Ishizaki, K., Flores-Sandoval, E., Kikuchi, S., Takebayashi, Y., Tsukamoto, S., Hirakawa, Y., Nonomura, M., Kato, H., Kouno, M., Bhalerao, R.P., Lagercrantz, U., Kasahara, H., Kohchi, T. and Bowman, J.L.
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 27 号: 6 ページ: 1650-69
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00065
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Dynamical Phyllotaxis Model to Determine Floral Organ Number (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa, M. S. and Fujimoto, K.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 11(5) 号: 5 ページ: 3144-3150
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004145
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Competitive binding of antagonistic peptides fine-tunes stomatal patterning (2015)
  • 著者名/発表者名: Lee JS, Hnilova M, Maes M, Lin YC, Putarjunan A, Han SK, Avila J, Torii KU
  • 雑誌名: Nature 巻: 522 号: 7557 ページ: 439-443
  • DOI: 10.1038/nature14561
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Framework of a Regulatory Circuit Initiating Two-Dimensional Spatial Patterning of Stomatal Lineage (2015)
  • 著者名/発表者名: Horst RJ, Fujita H, Lee JS, Rychel AL, Garrick JM, Kawaguchi M, Peterson KM, Torii KU
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 11 号: 7 ページ: e1005374-e1005374
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A coherent transcriptional feed-forward motif model for mediating auxin-sensitive PIN3 expression during lateral root development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chen Q, Liu Y, Maere S, Lee E, Van Isterdael G, Xie Z, Xuan W, Lucas J, Vassileva V, Kitakura S, Marhavý P, Wabnik K, Geldner N, Benková E, Le J, Fukaki H, Grotewold E, Li C, Friml J, Sack F, Beeckman T, Vanneste S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 8821-8821
  • DOI: 10.1038/ncomms9821
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lateral root organ initiation re-phases the circadian clock in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Voß, U., Wilson, M.H., Kenobi, K., Gould, P.D., Robertson, F.C., Peer, W.A., Lucas, M., Swarup, K., Casimiro, I., Holman, T.J., Wells, D.M., Péret, B., Goh, T., Fukaki, H., Hodgman, T.C., Laplaze, L., Halliday, K.J., Ljung, K., Murphy, A.G., Hall, A.J., Webb, A.A.R. and Bennett, M.J.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 7641-7641
  • DOI: 10.1038/ncomms8641
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inference of the Arabidopsis lateral root gene regulatory network reveals a bifurcation mechanism that defines primordia flanking and central zones. (2015)
  • 著者名/発表者名: Lavenus, J., Goh, T., Guyomarc'h, S., Hill, K., Lucas, M., Voss, U., Kenobi, K., Wilson, M., Farcot, E., Hagen, G., Guilfoyle, T.J., Fukaki, H., Laplaze, L. and Bennett, M.J.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 27 号: 5 ページ: 1368-1388
  • DOI: 10.1105/tpc.114.132993
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Axillary meristem formation in rice requires the WUSCHEL ortholog TILLERS ABSENT1. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakana Tanaka, Yoshihiro Ohmori, Tomokazu Ushijima, Hiroaki Matsusaka, Tomonao Matsushita, Toshihiro Kumamaru, Shigeyuki Kawano, and Hiro-Yuki Hirano
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 1173-1184
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00074
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Decentralized circadian clocks process thermal and photoperiodic cues in specific tissues. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, H., Katayama, K., Koto, T., Torii, K., Araki, T., Endo, M.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1 号: 11 ページ: 15163-15163
  • DOI: 10.1038/nplants.2015.163
  • NAID: 120005669301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oriented cell division shapes carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukushima K, Fujita H, Yamaguchi T, Kawaguchi M, Tsukaya H, Hasebe M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 6-450
  • DOI: 10.1038/ncomms7450
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptional repression by MYB3R proteins regulates plant organ growth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Suzuki T, Iwata E, Nakamichi N, Suzuki T, Chen P, Ohtani M, Ishida T, Hosoya H, Müller S, Leviczky T, Pettkó-Szandtner A, Darula Z, Iwamoto A, Nomoto M, Tada Y, Higashiyama T, Demura T, Doonan JH, Hauser MT, Sugimoto K, Umeda M, Magyar Z, Bögre L, Ito M
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 34 号: 15 ページ: 1992-2007
  • DOI: 10.15252/embj.201490899
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid Elimination of the Persistent Synergid through a Cell Fusion Mechanism. (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山大輔、Ronny Völz、竹内英憲、森稔幸、井川智子、栗原大輔、河島友和、植田美那子、伊藤正樹、梅田正明、西川周一、Rita Groß-Hardt、東山哲也
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定 号: 4 ページ: 907-918
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.03.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin-mediated transcriptional system with a minimal set of components is critical for morphogenesis through the life cycle in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Ishizaki, K., Kouno, M., Shirakawa, M., Bowman, J.L., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: PLOS Genet. 巻: In press 号: 5 ページ: e1005084-e1005084
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005084
  • NAID: 120005672595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stomatal guard cells co-optedan ancient ABA-dependent desiccation survival system to regulate stomatal closure (2015)
  • 著者名/発表者名: Lind, C., Dreyer, I., López-Sanjurjo, E.J., von Meyer, K., Ishizaki, K., Kohchi, T., Lang, D., Zhao, Y., Kreuzer, I., Al-Rasheid, K.A.S., Ronne, H., Reski, R., Zhu, J.K., Geiger, D. and Hedrich, R.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 7 ページ: 928-935
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A parasitic nematode releases cytokinin that controls cell division and orchestrates feeding site formation in host plants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Siddique S, Radakovic ZS, De La Torre CM, Chronis D, Novak O, Ramireddy E, Holbein J, Matera C, Hutten M, Gutbrod P, Anjam MS, Rozanska E, Habash S, Elashry A, Sobczak M, Kakimoto T, Strnad M, Schmulling T, Mitchum MG, Grundler FM.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 112 号: 41 ページ: 12669-12674
  • DOI: 10.1073/pnas.1503657112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutations in ribosomal proteins, RPL4 and RACK1, suppress the phenotype of a thermospermine-deficient mutant of Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kakehi JI, Kawano E, Yoshimoto K, Cai Q, Imai A, Takahashi T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0117309
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Symposium 3 Eve Devo (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会
• [学会発表] Session 5 Evolution, Taxonomy, Non-model plant, Education (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] ゼニゴケ・トレーニングコース (2016)
  • 著者名/発表者名: 河内孝之
  • 学会等名: ゼニゴケ・トレーニングコース
  • 発表場所: 京都大学（京都市左京区）
  • 年月日: 2016-02-25
  • 国際学会
• [学会発表] 第3回メタボローム勉強会 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井優美
  • 学会等名: 第3回メタボローム勉強会
  • 発表場所: 山形・理研鶴岡ブランチ（山形県鶴岡市）
  • 年月日: 2016-02-13
• [学会発表] 植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野博之
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • 年月日: 2015-11-06
• [学会発表] 第一回数理モデル研究会 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本仰一
  • 学会等名: 第一回数理モデル研究会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Genome duplication: integrating comparative genomics, population genetics, and experimentally synthesised polyploids (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Shimizu
  • 学会等名: 日本進化学会大会
  • 発表場所: 中央大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-08-20
• [学会発表] Topics in plant and animal development (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya, Hiroki Nishida
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Root cap derived auxin pre-patterns the longitudinal root axis (2015)
  • 著者名/発表者名: Tom Beeckman
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular control of gametophyte development and fertilization (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueli Grossniklaus
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolution and development of the bifurcated axial skeleton (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinya G. Ota
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] Self/nonself-recognition in ascidian fertilization (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Sawada
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] Birds of a feather: genetics and development of diversity in pigeons (2015)
  • 著者名/発表者名: Mike Shapiro
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] Compensation: a key to clarifying the organ-level regulation of lateral organ size in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: Plant Organ Growth Symposium 2015
  • 発表場所: Ghent Univ. ベルギー
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] Compensation - an unknown integration system that oversees cell division and expansion in leaves (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: 5th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium Horizons in Plant Biology
  • 発表場所: Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] 発生ロジックをもたらす分子群 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚谷裕一
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会におけるシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] What factors determine the positioning of meristematic zones in leaves? (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: 第25回国際シロイヌナズナ会議
  • 発表場所: カナダ･バンクーバー、British Columbia大学
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Thismia hexagona var. grandiflora, A NEW SAPROPHYTIC PLANT VERIETY FROM MALIAU BASIN CONSERVATION AREA (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya, Monica Suleiman and Hiroshi Okada
  • 学会等名: Regional conference on protected area and biodiversity management on Southeast Asia
  • 発表場所: Shangri-La’s Tanjung Aru Resort & Spa
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Logics of Leaf Development: How is the meristematic zone positioning determined? (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: WINC AICHI
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Control of mechanisms of meristematic achuties is leaf primordia (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: 第7回APOCB シンポジウム
  • 発表場所: Biopolis, Singapore
  • 年月日: 2014-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] A key player of leaf programs in Arabidopsis:ANGUSTIFOLIA (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tsukaya
  • 学会等名: Seminar 26 Feb., Temasek Life Sciences Laboratory
  • 発表場所: Temasek Life Sciences Laboratory, National University of Singapore
  • 年月日: 2014-02-26
  • 招待講演
• [備考] 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 植物発生ロジックの多元的開拓
  • URL: http://logics.plantdev.biol.s.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究 植物発生ロジックの多元的開拓
  • URL: http://logics.plantdev.biol.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科 生物科学専攻 発生進化研究室
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/bionev2/jp/index.html
• [備考] 岡崎統合バイオサイエンスセンター BIO-NEXTプロジェクト 塚谷研究室
  • URL: http://www.oib.orion.ac.jp/metabolo/
• [備考] 文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究 植物の多元的開拓
  • URL: http://logics.plantdev.biol.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [学会・シンポジウム開催] 日本発生生物学会第50回大会 Symposium 3 Evo Devo (2017)
• [学会・シンポジウム開催] Taiwan-Japan Plant Biology 2017 Session 5 "Evolution, Taxonomy, Non-model plant, Education" (2017)
• [学会・シンポジウム開催] 国際ゼニゴケトレーニングコース (2016)
  • 発表場所: 京都大学（京都市左京区）
  • 年月日: 2016-02-25
• [学会・シンポジウム開催] 第48回日本発生生物学会年会 (2015)
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02