細胞運命の決定と機能発現を支えるパターン形成の制御ロジック

• 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: 25113007
• 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: 中島 敬二 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 (80273853)
• 連携研究者: 橋本 隆 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 (80180826) ; 厚井 聡 大阪市立大学, 理学部附属植物園, 講師 (60470019) ; 宮島 俊介 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (20727169) ; 郷 達明 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (80511419) ; 久永 哲也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 研究員 (20748355) ; 古田 かおり (宮島 かおり) 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 研究員 (10746655)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 94,250千円 (直接経費: 72,500千円、間接経費: 21,750千円); 2017年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2016年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2015年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 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: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
• キーワード: 植物 / マイクロRNA / 細胞分化 / パターン形成 / 根冠 / 生殖細胞 / 性分化 / ゼニゴケ / 維管束 / 発生 / 胚発生 / 組織分化 / 細胞間情報伝達 / オルガネラ

研究成果の概要

植物の体づくりの様々な局面において、特定の細胞群がつくる小分子RNAが周囲の細胞へと移行し、これが細胞間の「位置情報シグナル」として働くことで、正確な細胞パターンを形成していることを明らかにした。また根の先端に存在する根冠組織の働きが、細胞壁の修飾やプログラム細胞死、感染防御物質の産生、膜輸送、脂質の代謝等の様々な細胞機能によって成り立っていることを明らかにした。さらにゼニゴケを用いた研究により、陸上植物の卵細胞形成や性分化において、進化的に保存された転写制御因子が働いていることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cambridge(連合王国)
• [国際共同研究] University of Warwick(連合王国)
• [国際共同研究] Texas A&M University(アメリカ合衆国)
• [国際共同研究] China Agricultural University(中華人民共和国)
• [雑誌論文] Be my baby: patterning toward plant germ cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Keiji
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 41 ページ: 110-115
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2017.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant-inspired pipettes (2018)
  • 著者名/発表者名: Keigo Nakamura, Tetsuya Hisanaga, Koichi Fujimoto, Keiji Nakajima and Hirofumi Wada
  • 雑誌名: J. Royal Society Interface 巻: 15 ページ: 0868-0868
  • DOI: 10.1098/rsif.2017.0868
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Highly efficient heritable targeted deletions of gene clusters and non-coding regulatory regions in Arabidopsis using CRISPR/Cas9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Durr Julius、Papareddy Ranjith、Nakajima Keiji、Gutierrez-Marcos Jose
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 ページ: 4443-4443
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22667-1
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Functionally Diversified Members of the MIR165/6 Gene Family Regulate Ovule Morphogenesis in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Kayo、Miyashima Shunsuke、Sato-Nara Kumi、Yamada Toshihiro、Nakajima Keiji
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 59 ページ: 1017-1026
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of root cap maturation and cell detachment by BEARSKIN transcription factors in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Masako、Higashio Shin-Ya、Isomoto Atsushi、Kim Jong-Myong、Seki Motoaki、Miyashima Shunsuke、Nakajima Keiji
  • 雑誌名: Development 巻: 143 ページ: 4063-4072
  • DOI: 10.1242/dev.142331
  • NAID: 120005867253
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Evolutionarily Conserved Plant RKD Factor Controls Germ Cell Differentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Koi, S., Hisanaga, T., Sato, K., Shimamura, M., Yamato, K.T., Ishizaki, K., Kohchi, T. and Nakajima, K.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 巻: 26 ページ: 1775-1781
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.05.013
  • NAID: 120005818444
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The naming of names: Guidelines for gene nomenclature in Marchantia (2016)
  • 著者名/発表者名: Bowman, J., Araki, T., Arteaga-Vazquez, M., Berger, F., Dolan, L., Haseloff, J., Ishizaki, K., Kyozuka, J., Lin, S.S., Nagasaki, H., Nakagami, H., Nakajima, K., Nakamura, Y., Ohashi-Ito, K., Sawa, S., Shimamura, M., Solano, R., Tsukaya, H., Ueda, T., Watanabe, Y., Yamato, K.T., Zachgo, S., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 57 ページ: 257-261
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv193
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CORONA, PHABULOSA and PHAVOLUTA collaborate with BELL 1 to confine WUSCHEL expression to the nucellus in Arabidopsis ovules (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Yamada, Yusuke Sasaki, Kayo Hashimoto, Keiji Nakajima, Charles S. Gasser
  • 雑誌名: Development 巻: 143 ページ: 422-426
  • DOI: 10.1242/dev.129833
  • NAID: 120005741605
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] A molecular mechanism that confines the activity pattern of miR165 in Arabidopsis leaf primordia. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatematsu, K., Toyokura, K., Miyashima, S., Nakajima, K., and Okada, K.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 82 ページ: 596-608
  • DOI: 10.1111/tpj.12834
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Sequestration of miR165/166 by Arabidopsis Argonaute10 Promotes Shoot Apical Meristem Maintenance (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhou Y, Honda M, Zhu H, Zhang Z, Guo X, Li T, Li Z, Peng X, Nakajima K, Duan L, Zhang X.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 10 ページ: 1819-1827
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.02.047
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Small RNAs as positional signal for pattern formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisanaga T, Miyashima S, Nakajima K.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol. 巻: 21 ページ: 37-42
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2014.06.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tryptophan-dependent auxin biosynthesis is required for HD-ZIP III-mediated xylem patterning (2013)
  • 著者名/発表者名: Ursache R, Miyashima S, Chen Q, Vatén A, Nakajima K, Carlsbecker A, Zhao Y, Helariutta Y, Dettmer J.
  • 雑誌名: Development 巻: 141 ページ: 1250-1259
  • DOI: 10.1242/dev.103473
  • 査読あり
• [学会発表] 長時間連続観察によるシロイヌナズナ根冠細胞の周期的な剥離様式の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 郷達明、上野皓輝、宮島俊介、中島敬二
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Maternally expressed MpKNOX1 is required for sporophyte development in Marchantia polymorpha (2018)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、藤本翔大、中島敬二
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] A regulatory mechanism triggering localized cell proliferation in Arabidopsis root vascular tissue (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyashima Shunsuke、Pawel Roszak、Koichi Toyokura、Motohiro Fujiwara、Ttsuo Kakimoto、Koichi Fujimoto、Keiji Nakajima、Yka Helariutta
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 根端分裂組織における細胞分裂秩序を解明するための新規アプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 射水勝利、宮島俊介、郷達明、中島敬二
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Interplay between transcriptional and post-transcriptional regulatory modules in the pattern formation of Arabidopsis embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮島俊介、内村聡克、本田美波、橋本佳世、中島敬二
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 招待講演
• [学会発表] 長時間連続観察による根冠細胞の剥離様式の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 郷達明、宮島俊介、上野皓輝、中島敬二
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 維管束篩要素の細胞分化におけるオルガネラ・リロケーション機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古田かおり、宮島俊介、Belevich Ilya、Helariutta Yka、Jokitalo Eija、中島敬二
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] MpFGMYBはゼニゴケの雌性分化を制御する (2017)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、岡橋啓太郎、山岡尚平、西浜竜一、郷達明、河内孝之、中島敬二
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] ノンコーディングRNAを介したゼニゴケの性分化制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、山岡尚平、西浜竜一、中島敬二、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] Mechanisms of root cap maturation and cell detachment in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuaki Goh、Koki Ueno、Masako Kamiya、Shunsuke Miyashima、Keiji Nakajima
  • 学会等名: Bilateral Closure Symposium of GDRI Integrative Plant Biology Network Program
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] A MYB Transcription Factor Controls Female Sexual Differentiation in Marchantia polymorpha (2017)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Hisanaga, Keitaro Okahashi, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Tatsuaki Goh, Takayuki Kohchi and Keiji Nakajima
  • 学会等名: 65th NIBB Conference "Renaissance of Marchantia polymorpha ‐the genome and beyond‐"
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] MpFGMYBはゼニゴケにおいて生殖器官の雌性化に機能する (2017)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、岡橋啓太郎、山岡尚平、西浜竜一、河内孝之、中島 敬二
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナ根冠細胞の分化と剥離の動態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 郷達明、上野皓輝、小園紗希、神谷雅子、金鍾明、遠藤高帆、宮島俊介、中島敬二
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Analysis on a novel transcription factor controlling the hormonal response during the vascular development in Arabidopsis root (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Miyashima, Kaori Furuta, Keiji Nakajima
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Marchantia polymorpha as a genetic tool to study plant egg cell differentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: Marchantia Seminars: Welcome to Marchantia world!
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] A MYB type transcription factor controls female reproductive organ development in Marchantia polymorpha (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Hisanaga, Keiji Nakajima
  • 学会等名: EMBO work shop "New model systems for early land plant evolution"
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Mechanisms regulating root cap differentiation and functions (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: Japan-Taiwan bilateral minisymposium
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Marchantia polymorpha as a model to study plant reproductive development (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Hisanaga,Satoshi Koi, Katsutoshi Sato, Keiji Nakajima
  • 学会等名: Marchantia training course
  • 招待講演
• [学会発表] Conservation and diversification of reprogramming factors in land plant evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koi, Tetsuya Hisanaga, Gaku Fukui, Kaori Furuta, Masaki Shimamura, Takafumi WatabeKatsuyuki Yamato, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Keiji Nakajima
  • 学会等名: International Symposium on Plant Sciences & Annual Conference of the Korean Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Daejeon （Korea）
  • 年月日: 2015-11-06
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Control of germ cell differentiation and pluripotency by evolutionarily conserved factors in land plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koi, Tetsuya Hisanaga, Gaku Fukui, Kaori Furuta, Masaki Shimamura, Takafumi WatabeKatsuyuki Yamato, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Keiji Nakajima
  • 学会等名: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium and Technical Workshop 2015
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] RKD genes are conserved regulator for egg cell differentiation among land plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Hisanaga, Satoshi Koi, Gaku Fukui, Keiji Nakajima
  • 学会等名: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium and Technical Workshop 2015
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Dissecting the maturation and detachment process of Arabidopsis root cap cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Masako Kamiya, Miyashima Shunsuke, Keiji Nakajima
  • 学会等名: Front Lines of Plant Cell Wall Research
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2015-03-20
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] マイクロRNAとAUXIN RESPONSE FACTORを介したシロイヌナズナの根のパターン形成機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川明日香, 中島敬二
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] ゼニゴケの生殖におけるRWP-RKファミリー遺伝子MpRKDの機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 厚井聡, 久永哲也, 嶋村正樹, 石崎公庸, 河内孝之, 中島敬二
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] An enhancer trap screening to identify genes regulating egg cell specification and differentiation in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: 久永哲也、中島敬二
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] Comparative studies of female gametogenesis in land plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-12-09
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Differentiation and functional specialization of Arabidopsis root cap by NAC transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Masako Kamiya, Shinya Higashio, Atsyshi Isomoto, Miyako Nakanishi, Miyashima Shunsuke, Keiji Nakajima
  • 学会等名: 25th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: University of British Columbia, Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-07-31
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Developmental Signaling in the Arabidopsis Root Pattern Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: 47th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic pathways regulating cell fate specification and functional specialization in the Arabidopsis root (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Differentiation and functional specialization of Arabidopsis root cap by NAC transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Masako Kamiya, Shinya Higashio, Atsushi Isomoto, Miyako NakanishiMiyashima Shunsuke, Keiji Nakajima
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] microRNAによるHD-ZIPIII転写因子の発現制御が胚珠の形成に果たす役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本佳世、本田美波、立松圭、岡田清孝、奈良久美、中島 敬二
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Control of root cap differentiation by non-cell-autonomous microRNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Asuka Furukawa, Keiji Nakajima
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] Evolutionarily conserved role of RKD gene family in land plant reproduction (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koi, Kimitsune Ishizaki, Takayuki Kohchi, Keiji Nakajima
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2013 （Marchantia IV）
  • 発表場所: Melbourne (Australia)
  • 年月日: 2013-12-08 – 2013-12-11
• [学会発表] Genetic network in cell fate specification and differentiation control in the Arabidopsis root (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiji Nakajima
  • 学会等名: Signaling and Coordination in Plant Development
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] モデル苔類ゼニゴケを用いた初期胚発生に関わる遺伝子の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 厚井聡、中島 敬二
  • 学会等名: 日本蘚苔類学会第42 回大会
  • 発表場所: 岡山理科大学（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2013-08-05 – 2013-08-07
• [図書] 新しい植物ホルモンの科学 第3版 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅見 忠男、柿本 辰男他
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 講談社
• [備考] 冠組織をモデルとして細胞分化の実体に迫る
  • URL: http://bsw3.naist.jp/nakajima/Research_JP/root_cap.html
• [備考] 根端の細胞が自ら剥がれ落ちるしくみを解明
  • URL: http://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1398
• [備考] 生殖細胞がつくられる仕組み
  • URL: http://bsw3.naist.jp/nakajima/Research_JP/Germ_cell.html
• [備考] 植物で生殖細胞をつくり出す主役の遺伝子を発見 ～生殖機構の解明や、繁殖・育種技術への応用に期待～
  • URL: http://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1340