花序と花の構築ロジックの解明

• 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: 25113008
• 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: 平野 博之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00192716)
• 研究分担者: 佐藤 豊 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (40345872)
• 研究協力者: 田中 若奈 ; 安居 由紀子 ; 鳥羽 大陽
• 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: 92,300千円 (直接経費: 71,000千円、間接経費: 21,300千円); 2017年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 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: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 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: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円)
• キーワード: 発生・分化 / メリステム / 花序 / 花 / 小穂 / ブランチ / 遺伝子 / イネ (Oryza sativa) / 発生遺伝学 / イネ / 幹細胞 / 遺伝学 / 花序構築

研究成果の概要

イネの花序は、穂軸、ブランチ、小穂、花などから構成される階層性の高い構造であり、これらの各部位は、それぞれ異なるタイプのメリステムから形成される。本研究では、メリステムの機能と密接に関連させつつ、イネの花序や花の発生ロジックを明らかにすることを目的とした。
本研究では、新たな遺伝子を同定し、既知の遺伝子を含めて，花序や花の発生機構を明らかにした。主要な研究成果の例：転写共役因子ASP1は幹細胞の恒常性の維持と花序構築に重要な役割を果たす。TOB1/2/3の3つのYABBY遺伝子は細胞非自律的にブランチと小穂の発生を制御する。WOX遺伝子の１つTAB1は腋芽メリステム形成に必須である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、独特の形態をもつイネの花序や花を構築する遺伝子を単離し、その機能を解析した結果、その発生メカニズムの理解が大きく進展した。また、この遺伝子の機能をシロイヌナズナと比較することにより、各々の種に独自な機能と共通する機能を明らかにした。したがって、本研究は、イネの発生を理解するのみではなく、被子植物の発生を総合的に理解することや遺伝機能の進化などについて大きな学術的な貢献をしたと考えられる。また、イネは主要な作物の１つであり、この発生の機構解明は形態改変を通したイネの育種や品種改良にも今後発展すると考えられ、応用的にも意義のある研究であった。

研究成果

• [雑誌論文] BELL1-like homeobox genes regulate inflorescence architecture and meristem maintenance in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Takuyuki、Tanaka Wakana、Toriba Taiyo、Suzuki Chie、Maeno Akiteru、Tsuda Katsutoshi、Shiroishi Toshihiko、Kurata Tetsuya、Sakamoto Tomoaki、Murai Masayuki、Matsusaka Hiroaki、Kumamaru Toshihiro、Hirano Hiro-Yuki
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 465-478
  • DOI: 10.1111/tpj.14230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice flower development revisited: regulation of carpel specification and flower meristem determinacy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama S.-H., Yasui Y., Ohmori S., Tanaka W., and Hirano H.-Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1284-1295
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz020
  • 査読あり
• [雑誌論文] WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX4 acts as a key regulator in early leaf development in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasui, Y., Ohmori, Y., Takebayashi, Y., Sakakibara, H., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 14 号: 4 ページ: e1007365-e1007365
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007365
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of a <i>half-pipe-like leaf1</i> mutant that exhibits a curled leaf phenotype (2017)
  • 著者名/発表者名: Hikari Matsumoto, Yukiko Yasui, Toshihiro Kumamaru, and Hiro-Yuki Hirano
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 92 号: 6 ページ: 287-291
  • DOI: 10.1266/ggs.17-00013
  • NAID: 130006731265
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2017-12-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-color in situ hybridization: a technique for simultaneous detection of each transcript from different loci. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toriba, T. and Hirano, H.Y.
  • 雑誌名: “Plant transcription factor” 巻: 92 ページ: 287-291
• [雑誌論文] Three TOB1-related YABBY genes are required to maintain proper function of the spikelet and branch meristems in rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, W., Toriba, T., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 215 号: 2 ページ: 825-839
  • DOI: 10.1111/nph.14617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging florigen distribution in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Saihara, N., Tsuji, H.
  • 雑誌名: Plant Morphol. 巻: 29 ページ: 27-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic enhancer analysis reveals that FLORAL ORGAN NUMBER2 and OsMADS3 cooperatively regulate maintenance and determinacy of the flower meristem in rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasui, Y., Tanaka, W., Sakamoto, T., Kurata, T., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 00 号: 5 ページ: 00-00
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx038
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polar patterning of the spikelet is disrupted in the <i>two opposite lemma</i> mutant in rice (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, S.-H., Tanaka, W., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 91 号: 4 ページ: 193-200
  • DOI: 10.1266/ggs.16-00014
  • NAID: 130005450120
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of rice mutants responsible for narrow leaf phenotype and reduced vein number (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubo, F.C., Yasui, Y., Kumamaru, T., Sato, Y., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 91 号: 4 ページ: 235-240
  • DOI: 10.1266/ggs.16-00018
  • NAID: 130005450049
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Analysis of a rice <i>fickle spikelet1</i> mutant that displays an increase in flower and spikelet organ number with inconstant expressivity (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, C., Tanaka, W., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 90 号: 3 ページ: 181-184
  • DOI: 10.1266/ggs.90.181
  • NAID: 130005105467
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of artificial <i>drooping leaf</i> mutants by CRISPR-Cas9 technology in rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Tanaka, W., Mikami, M., Endo, M., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 90 号: 4 ページ: 231-235
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00030
  • NAID: 130005118398
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A role for <i>TRIANGULAR HULL1</i> in fine-tuning spikelet morphogenesis in rice (2014)
  • 著者名/発表者名: Dai-Suke Sato, Yoshihiro Ohmori, Haruka Nagashima,Taiyo Toriba, Hiro-Yuki Hirano
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 89 号: 2 ページ: 61-69
  • DOI: 10.1266/ggs.89.61
  • NAID: 130004687231
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression analysis suggests that <i>FON2-LIKE CLE PROTEIN1</i> is involved in rice leaf development (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohmori, Y., Yasui, Y., and Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 89 号: 2 ページ: 87-91
  • DOI: 10.1266/ggs.89.87
  • NAID: 130004687234
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The DROOPING LEAF and OsETTIN2 genes promote awn development in rice (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiyo Toriba, Hiro-Yuki Hirano
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: Vol.77 号: 4 ページ: 616-626
  • DOI: 10.1111/tpj.12411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flower development in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, W., and Toriba, T. Hirano, H.-Y.
  • 雑誌名: Adv. Bot. Res. 巻: 72 ページ: 221-262
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Flower development in grasses (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano, H.-Y., Tanaka, W., and Toriba, T.
  • 雑誌名: Meth. Mol. Biol. 巻: 1110 ページ: 57-84
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-417162-6.00008-0
  • ISBN: 9780124171626
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] BELL1型ホメオドメイン転写因子をコードするRIとRIL1遺伝子は花序構築とメリステムの維持を制御する (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田 拓之, 田中 若奈, 鳥羽 大陽, 前野 哲輝, 津田 勝利, 城石 俊彦, 倉田 哲也, 坂本 智昭, 村井 正之, 松坂 弘明, 熊丸 敏博, 平野 博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] イネにおける心皮の決定メカニズムの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉山 茂大, 安居 佑季子，大森涼葉，田中若奈，平野博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] イネの幹細胞維持を制御するFON signaling と転写抑制因子ASP1の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 千絵，田中 若奈，平野 博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] イネの花序構築を制御するBELL1型ホメオボックス遺伝子RIとRIL1の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田 拓之, 田中 若奈, 鳥羽 大陽, 鈴木 千絵，前野 哲輝, 津田 勝利, 城石 俊彦, 倉田 哲也, 坂本 智昭, 村井 正之, 松坂 弘明, 熊丸 敏博, 平野 博之
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] イネの遺伝と進化 -お米の品質，トランスポゾン，形態形成から考える- (2019)
  • 著者名/発表者名: 平野博之
  • 学会等名: 日本メンデル協会
  • 招待講演
• [学会発表] イネの幹細胞維持を制御するFON signaling と転写抑制因子ASP1の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 千絵，田中 若奈，平野 博之
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] イネの腋芽形成におけるメリステム関連遺伝子の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中若奈, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] イネの floral organ number2 亢進変異体を用いたメリステム維持機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千絵, 田中若奈, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] 葉に多面的な異常がみられるイネ変異体の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保文香, 安居佑季子, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] イネのTOB1 様 YABBY 遺伝子は全ての生殖成長期のメリステムを制御する (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中若奈, 鳥羽大陽，平野博之
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] イネの葉におけるOsWOX4の維管束分化に対する機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安居 佑季子, 平野 博之
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] フロリゲンの分子機能解明と植物改良への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻寛之
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] fon2-3表現型を昂進する変異の同定とその原因遺伝子の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安居 佑季子, 田中 若奈, 坂本 智昭, 倉田 哲也, 平野 博之
  • 学会等名: 日本育種学会 第130回 講演会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県鳥取市）
  • 年月日: 2016-09-24
• [学会発表] 小穂の器官配置に異常が生じる変異体 two opposite lemma (tol) の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉山茂大, 田中若奈, 鳥羽大陽, 坂本智昭, 倉田哲也, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会 第130回 講演会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県鳥取市）
  • 年月日: 2016-09-24
• [学会発表] イネの葉の形態形成におけるオーキシン作用の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保文香, 安居佑季子, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会 第130回 講演会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県鳥取市）
  • 年月日: 2016-09-24
• [学会発表] イネ floral organ number2 変異を亢進する変異体の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千絵，佐藤大輔，田中若奈，平野博之
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] イネ小穂の発生を制御する遺伝的機構とジャスモン酸作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣川拓也, 佐藤大輔，田中若奈，黒谷賢一，畑中彩希，高牟禮逸朗，武田真, 平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会 第129回講演会
  • 発表場所: 横浜市立大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] イネの葉の発生分化におけるOsWOX4の多面的な機能を持つ (2016)
  • 著者名/発表者名: 安居 佑季子, 大森 良弘, 平野 博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] イネの段階的な腋芽形成を制御する遺伝子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中若奈, 平野博之
  • 学会等名: 日本遺伝学会第88回大会
  • 発表場所: 日本大学国際関係学部（静岡県三島市）
• [学会発表] 輪生様の一次枝梗を生じるイネ変異体の発生遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池田拓之，田中若奈，村井正之，坂本智昭，倉田哲也，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] イネの花・小穂器官数が増加する fickle spikelet1 変異体の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千絵，田中若奈，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] イネの TAB1 遺伝子は分げつと穂の形成を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中若奈, 河野重行，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] イネの fon2 変異を亢進する変異の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千絵，佐藤大輔，田中若奈，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 玉川大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-22
• [学会発表] 小穂発生に異常のあるイネの変異体washidukami (wad)の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉山茂大，田中若奈，鳥羽大陽，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 玉川大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-22
• [学会発表] 小穂に多面的な表現型を示すcapricious spikelets1 変異体の表現型解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤大輔，廣川拓也，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 玉川大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-22
• [学会発表] 輪生様枝序を生じるイネ変異体の発生遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池田拓之，田中若奈，村井正之，坂本智昭，倉田哲也，平野博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] イネの小穂形態を制御する遺伝子の相互作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平野博之，佐藤大輔
  • 学会等名: 日本遺伝学会
  • 発表場所: 長浜バイオ大学（滋賀）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 小穂と花序の形態を制御する YABBY 遺伝子の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中若奈，河野重行，平野博之
  • 学会等名: イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ 2014
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-12
• [学会発表] 内外穎の形態が異常となったイネ突然変異体の表現型解析と遺伝子同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤大輔，大森良弘，永島はるか，平野博之
  • 学会等名: 日本育種学会
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
  • 年月日: 2014-03-21 – 2014-03-22
• [図書] 花の分子発生遺伝学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平野 博之、阿部 光知
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: 裳華房
  • ISBN: 9784785358686
• [備考] 進化遺伝学研究室ホームページ
  • URL: http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~hirano/English.html
• [備考] 東京大学 大学院理学系研究科 生物科学専攻 進化遺伝学研究室
  • URL: http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~hirano/EvoGenet_3/Japanese.html
• [備考] 進化遺伝学研究室: Publication
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hirano/EvoGenet_3/Japanese.html
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻進化遺伝学研究室
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hirano/EvoGenet_3/Welcome.html
• [備考] 進化遺伝学研究室
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/hirano/EvoGenet_3/Japanese.html