幹細胞新生のタイミングを制御する分子機構の解明

• 研究領域: 植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
• 研究課題/領域番号: 17H06474
• 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: 京都大学 (2019-2021); 東北大学 (2017-2018)
• 研究代表者: 山口 信次郎 京都大学, 化学研究所, 教授 (10332298)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 80,210千円 (直接経費: 61,700千円、間接経費: 18,510千円); 2021年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2019年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2018年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2017年度: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円)
• キーワード: シグナル分子 / 植物 / 器官サイズ / 植物ホルモン / 植物多能性幹細胞 / 植物幹細胞 / トランスクリプトーム解析 / ヒメツリガネゴケ / シロイヌナズナ / オーキシン / サイトカイニン / イネ

研究成果の概要

イネやシロイヌナズナの突然変異体の解析から、葉が作られるタイミングを制御する未知の低分子シグナル分子の存在が示唆されていた。シロイヌナズナの変異体は器官サイズが低下した変異体としても解析されていた。本研究では、当シグナル分子の実体を解明するための実験系を確立した。また、ヒメツリガネゴケを用いた研究から当シグナル分子の作用には植物ホルモンであるオーキシンやサイトカイニンの分布または量の変化が関与していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、陸上植物において共通して存在することが示唆されている未知の低分子シグナル分子を植物抽出物中から追跡する手法を確立した。今後、同手法を用いてさらに精製を進めることにより、目的物質の同定が期待される。当シグナル分子は器官サイズに影響を与えるため、農業において重要な役割を果たすと考えられ、有用植物の生産性の増大に貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] A carlactonoic acid methyltransferase that contributes to the inhibition of shoot branching in <i>Arabidopsis</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Mashiguchi Kiyoshi、Seto Yoshiya、Onozuka Yuta、Suzuki Sarina、Takemoto Kiyoko、Wang Yanting、Dong Lemeng、Asami Kei、Noda Ryota、Kisugi Takaya、Kitaoka Naoki、Akiyama Kohki、Bouwmeester Harro、Yamaguchi Shinjiro
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 号: 14
  • DOI: 10.1073/pnas.2111565119
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and structure-activity relationship of 16,17-modified gibberellin derivatives (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishida Toshiaki、Watanabe Bunta、Mashiguchi Kiyoshi、Yamaguchi Shinjiro
  • 雑誌名: Phytochemistry Letters 巻: 49 ページ: 162-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strigolactone biosynthesis catalyzed by cytochrome P450 and sulfotransferase in sorghum (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoda Akiyoshi、Mori Narumi、Akiyama Kohki、Kikuchi Mayu、Xie Xiaonan、Miura Kenji、Yoneyama Kaori、Sato‐Izawa Kanna、Yamaguchi Shinjiro、Yoneyama Koichi、Nelson David C.、Nomura Takahito
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 232 号: 5 ページ: 1999-2010
  • DOI: 10.1111/nph.17737
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strigolactone biosynthesis, transport and perception (2020)
  • 著者名/発表者名: Mashiguchi Kiyoshi、Seto Yoshiya、Yamaguchi Shinjiro
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 105 号: 2 ページ: 335-350
  • DOI: 10.1111/tpj.15059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Strigolactone perception and deactivation by a hydrolase receptor DWARF14 (2019)
  • 著者名/発表者名: Seto Y,Yasui R,Kameoka H,Tamiru M,Cao M,Terauchi R,Sakurada A,Hirano R,Kisugi T,Hanada A,Umehara M,Seo E,Akiyama Ki,Burke J,Takeda-Kamiya N,Li W,Hirano Y,Hakoshima T,Mashiguchi K,Noel JP,Kyozuka J,Yamaguchi S
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 191-191
  • DOI: 10.1038/s41467-018-08124-7
  • NAID: 120006550404
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical screening of novel strigolactone agonists that specifically interact with DWARF14 protein (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasui Rei、Seto Yoshiya、Ito Shinsaku、Kawada Kojiro、Itto-Nakama Kaori、Mashiguchi Kiyoshi、Yamaguchi Shinjiro
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 29 号: 7 ページ: 938-942
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding (2018)
  • 著者名/発表者名: T Kuroha, K Nagai, R Gamuyao, D R Wang, T Furuta, M Nakamori, T Kitaoka, K Adachi, A Minami, Y Mori, K Mashiguchi, Y Seto, S Yamaguchi, M Kojima, H Sakakibara, J Wu, K Ebana, N Mitsuda, M Ohme-Takagi, S Yanagisawa, M Yamasaki, R Yokoyama, K Nishitani, T Mochizuki, G Tamiya, S R McCouch, and M Ashikari
  • 雑誌名: Science 巻: 361 号: 6398 ページ: 181-186
  • DOI: 10.1126/science.aat1577
  • NAID: 120006529624
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Regulation of stem cell production by a cytochrome P450-derived signal in plants (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹元廣大, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会（オンライン）
• [学会発表] Gibberellin deactivation by cytochrome P450s and an α,β-hydrolase (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinjiro Yamaguchi
  • 学会等名: Pacifichem 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Strigolactone biosynthesis and transport. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinjiro Yamaguchi
  • 学会等名: The 3rd International Congress on Strigolactones
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒメツリガネゴケにおけるCYP78Aの機能とサイトカイニンの関係性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹元廣大, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第56回大会（オンライン）
• [学会発表] EUIとEUI2によるイネのジベレリン不活性化に関する研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石田俊晃, 渡辺文太, 札野翔子, Y. Zhang, H. Zhu, S. Zhang, Z. He, 瀬戸義哉, 増口潔, 山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第56回大会（オンライン）
• [学会発表] ヒメツリガネゴケにおける CYP78A の機能とオーキシンの関係性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹元廣大、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第55回大会
• [学会発表] Strigolactone biosynthesis in Arabidopsis and rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinjiro Yamaguchi
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Plant Growth Substances
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms for the timing of the stem cell production in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Shinjiro
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 化学と生物学の融合的アプローチによる植物ホルモンの分子機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口信次郎
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] Strigolactone biosynthesis and action (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Shinjiro
  • 学会等名: 2018 International Conference of the Korean Society of Plant Biologists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Strigolactone biosynthesis in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Shinjiro
  • 学会等名: 16th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ストリゴラクトン：カロテノイド由来の植物ホルモン (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口信次郎
  • 学会等名: 日本農芸化学会 東北・北海道合同支部大会
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナのDWARF14によるストリゴラクトンの受容と加水分解の経時的な解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安井令、瀬戸義哉、来生貴也、秋山康紀、増口潔、山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [備考] 京都大学化学研究所 生体触媒化学研究領域
  • URL: https://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~plant/index.html
• [備考] 新学術領域 植物多能性幹細胞
  • URL: https://www.plant-stem-cells.jp/
• [備考] 新学術領域研究「植物多能性幹細胞」
  • URL: http://www.plant-stem-cells.jp/
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科 分子化学生物学専攻：ケミカルバイオロジー講座 活性分子動態分野
  • URL: https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/fields/laboratory.html?id=7807