根の成長を支える細胞増殖の相転換機構の解明

• 研究領域: 大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
• 研究課題/領域番号: 22119009
• 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: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 梅田 正明 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (80221810)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 107,900千円 (直接経費: 83,000千円、間接経費: 24,900千円); 2014年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2013年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2012年度: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円); 2011年度: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円); 2010年度: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)
• キーワード: 細胞分裂 / 細胞伸長 / 細胞周期 / 根 / 植物ホルモン / DNA損傷 / 転写因子 / イメージング / ストレス / 発現制御 / 発生・分化 / シグナル伝達 / 細胞死 / ゲノム / 植物 / 成長 / エンドサイクル / 環境

研究成果の概要

根の伸長は土壌環境により大きく左右される。その伸長速度を決めるのは、根端での細胞分裂と、細胞分裂が細胞伸長へと転換するタイミングである。我々は様々なストレスにより根の伸長が調節される仕組みを明らかにする目的で、それらの制御機構を解析した。その結果、植物ホルモンの一つであるサイトカイニンが細胞分裂から細胞伸長への転換を促進すること、またMYB3R転写因子がDNA損傷に応答した細胞分裂の停止に重要な役割をもつことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Cyclin-dependent kinase-activating kinases CDKD;1 and CDKD;3 are essential for preserving mitotic activity in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H., Umeda-Hara, C. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 印刷中
  • NAID: 120006537393
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential regulation of B2-type CDK accumulation in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: Okushima, Y., Shimizu, K., Ishida, T., Sugimoto, K. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Rep. 巻: 33 号: 7 ページ: 1033-1040
  • DOI: 10.1007/s00299-014-1581-z
  • NAID: 120006537389
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A dual-color marker system for in vivo visualization of cell cycle progression in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yin, K., Ueda, M., Takagi, H., Kajihara, T., Sugamata Aki, S., Nobusawa, T., Umeda-Hara, M. Umeda
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 80 号: 3 ページ: 541-552
  • DOI: 10.1111/tpj.12652
  • NAID: 120006537394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hormonal control of cell division and elongation along differentiation trajectories in roots (2014)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H. and Umeda, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 65 号: 10 ページ: 2633-2643
  • DOI: 10.1093/jxb/ert485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The role of SOG1, a plant-specific transcriptional regulator, in the DNA damage response (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama, K. O., Kimura, S., Maki, H., Britt, A. B. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 9 号: 4 ページ: 28889-28889
  • DOI: 10.4161/psb.28889
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytokinins promote onset of endoreplication by controlling cell cycle machinery (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 9 号: 8 ページ: e29396-e29396
  • DOI: 10.4161/psb.29396
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Arabidopsis SIAMESE-RELATED Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors SMR5 and SMR7 Regulate the DNA Damage Checkpoint in Response to Reactive Oxygen Species (2014)
  • 著者名/発表者名: Yi D, Alvim Kamei CL, Cools T, Vanderauwera S, Takahashi N, Okushima Y, Eekhout T, Yoshiyama Okamoto K, Larkin J, Van den Daele H, Conklin P, Britt A, Umeda M, De Veylder L
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 号: 1 ページ: 296-309
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytokinins control endocycle onset by promoting the expression of an APC/C activator in Arabidopsis roots (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N., Kajihara, T., Okamura, C., Kim, Y., Katagiri, Y., Okushima, Y., Matsunaga, S., Hwang, I. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 23 号: 18 ページ: 1812-1817
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.051
  • NAID: 120005716839
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATM-mediated phosphorylation of SOG1 is essential for the DNA damage response in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama Okamoto K, Kobayashi J, Ogita N, Ueda M, Kimura S, Maki H, Umeda M
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 14 号: 9 ページ: 817-822
  • DOI: 10.1038/embor.2013.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of very-long-chain fatty acids in the epidermis controls plant organ growth by restricting cell proliferation (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobusawa, T., Okushima, Y., Nagata, N., Kojima, M., Sakakibara, H. and Umeda, M.
  • 雑誌名: PLoS Biol. 巻: 11 号: 4 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001531
  • NAID: 120005716835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Restriction of cell proliferation in internal tissues via the synthesis of very-long-chain fatty acids in the epidermis (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobusawa, T., Okushima, Y., Nagata, N., Kojima, M., Sakakibara, H. and Umeda, M.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 8 号: 8 ページ: 8-8
  • DOI: 10.4161/psb.25232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kip-related protein 3 is required for control of endoreduplication in the shoot apical meristem and leaves of Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun, S.E.
  • 雑誌名: Mol. Cells 巻: 35 ページ: 47-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Very-long-chain fatty acids have an essential role in plastid division by controlling Z-ring formation in Arabidopsis thaliana (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobusawa, T.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 ページ: 709-719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional repression of the APC/C activator CCS52A1 contributes to the active termination of cell growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Breuer, C.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 31 ページ: 4488-4501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmed induction of endoreduplication by DNA double-strand breaks in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Adachi, S.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci., USA 巻: 108 号: 24 ページ: 10004-10009
  • DOI: 10.1073/pnas.1103584108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-cycle control and plant development (2011)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, S.
  • 雑誌名: Int.Rev.Cell Mol.Biol. 巻: 291 ページ: 227-261
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-386035-4.00007-0
• [雑誌論文] Two Arabidopsis cyclin A3s possess G1 cyclin-like features. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, I.
  • 雑誌名: Plant Cell Rep. 巻: 29 ページ: 307-315
  • 査読あり
• [学会発表] Brassinosteroids are involved in stem cell replenishment in Arabidopsis roots under DNA stress conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本啓介、高橋直紀、梅田正明
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Regulation of auxin signaling is essential for stem cell maintenance under DNA stress conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、梅田正明
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] DNA損傷応答に関わる転写因子SOG1の標的遺伝子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荻田伸夫、奥島葉子、倉田哲也、時澤睦朋、山本義治、高橋直紀、梅田正明
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Identification of genes involved in DNA damage response in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: 史佳卉、奥田利美、服部弘嗣、稲垣宗一、坂本智昭、倉田哲也、奥島葉子、梅田正明
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Stem cell replenishment maintains genome integrity (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明、藤本啓介、高橋直紀
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] DNA damage response in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、Poyu Chen、梅田正明
  • 学会等名: Plant Genome Stability and Change
  • 発表場所: アシロマ（アメリカ）
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-20
• [学会発表] Cytokinins promote rapid cell elongation in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: Auxins and Cytokinins in Plant Development International Symposium 2014
  • 発表場所: プラハ（チェコ）
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [学会発表] DNA damage response in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: Plant Cell Cycle Workshop
  • 発表場所: トジェボニ（チェコ）
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of cell cycle progression using S/G2- and G2/M-specific reporters (2014)
  • 著者名/発表者名: 安喜（菅又）史織、高木瞳、Ke Yin、梅田（原）千景、植田美那子、梅田正明
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大、富山
• [学会発表] Actin rearrangement is essential for rapid cell elongation in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大、富山
• [学会発表] Essential role of MYB3R transcription factors in genotoxic stress response (2014)
  • 著者名/発表者名: 陳柏佑、伊藤正樹、梅田正明
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大、富山
• [学会発表] Cytokinin signaling is involved in DNA stress response in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、梅田正明
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大、富山
• [学会発表] The essential function of cytokinin in promoting cell elongation in Arabidopsis roots (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明、高塚大知、高橋直紀
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大、富山
• [学会発表] Cytokinins control endocycle onset by inducing an APC/C activator in Arabidopsis roots (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N.
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Functional role of cytokinin signaling in the transition zone of Arabidopsis roots (2013)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka, H.
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Functional analysis of RIR2R3-Myb proteins in genotoxic stress response (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen, P.-Y.
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] Cytokinin: A key hormone controlling cell division during organ growth (2013)
  • 著者名/発表者名: Umeda, M.
  • 学会等名: UCDavis Plant Biology Graduate Group Seminar
  • 発表場所: UC Davis
  • 年月日: 2013-03-01
  • 招待講演
• [学会発表] サイトカイニンシグナリングを介した根の細胞伸長における細胞骨格変動の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大、札幌
• [学会発表] ストレス時に細胞周期の停止状態を維持する分子機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 陳柏佑、伊藤正樹、梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大、札幌
• [学会発表] Control of organ growth by restricting cell proliferation (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology
  • 発表場所: バレンシア会議場、バレンシア、スペイン
  • 招待講演
• [学会発表] Cytokinins control two-step transition of root cells in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: 高塚大知、高橋直紀、梅田正明
  • 学会等名: Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology
  • 発表場所: バレンシア会議場、バレンシア、スペイン
• [学会発表] Cytokinins control endocycle onset by promoting the expression of an APC/C activator in Arabidopsis roots (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀、Y. Kim、I. Hwang、梅田正明
  • 学会等名: Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology
  • 発表場所: バレンシア会議場、バレンシア、スペイン
• [学会発表] Essential role of R1R2R3-Myb proteins in genotoxic stress response (2013)
  • 著者名/発表者名: 陳柏佑、伊藤正樹、梅田正明
  • 学会等名: Annual Main Meeting of Society for Experimental Biology
  • 発表場所: バレンシア会議場、バレンシア、スペイン
• [学会発表] Cytokinin coordinates DNA ploidization and cell differentiation in roots (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, M.
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2012-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] Cytokinins determine endocycle onset by controlling APC/CCS52A1 activity in Arabidopsis root (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N.
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Cytokinins determine endocycle onset by modulating APC/CCS52A1 activity in Arabidopsis root (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋直紀
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 表皮由来のシグナルによる器官成長の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)(シンポジウム講演)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Very-long-chain fatty acids synthesized in the epidermis control plant organ growth (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: The 3^<rd> Korea-Japan Young Plant Scientist Symposium "Plant Biomass Biology
  • 発表場所: Pohang University of Science and Technology(韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] イメージングと顕微操作で迫る細胞分裂と組織形成の統御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 植田美那子
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Regulation of B-type CDK accumulation during Arabidopsis root development. (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥島葉子
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] DNA二本鎖切断による核内倍加の誘導機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅田正明
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2010-09-10
• [図書] Cell Biology (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, N. and Umeda, M.
  • 出版者: Springer
• [備考] 植物成長制御研究室ホームページ
  • URL: http://bsw3.naist.jp/umeda/index.html
• [備考] 研究内容
  • URL: http://bsw3.naist.jp/umeda/project.html
• [備考] 研究成果
  • URL: http://bsw3.naist.jp/umeda/achievement.html