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寄生植物コシオガマにおける吸器発生メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 14J08907
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物分子・生理科学
研究機関東京大学

研究代表者

若竹 崇雅  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード寄生植物 / 器官発生 / 細胞分化 / オーキシン / 再分化 / トランスクリプトーム / コシオガマ / マーカー遺伝子 / ゲノム編集
研究実績の概要

寄生植物の寄生に必須である吸器という器官の発生と機能を理解するには、吸器がどのような細胞群から構成されているのかを理解する必要がある。しかし、分子生物学的な知見はこれまでのところ報告されていない。当該年度では、吸器発生過程において細胞系譜を追跡できるコンストラクトを作成した。このシステムを用いて皮層細胞の系譜を吸器発生過程で追跡した結果、吸器中心付近の皮層細胞は最終的に維管束幹細胞様の細胞へと分化している様子が観察された。他の解析も併せると、吸器の中心に発達する維管束幹細胞様の細胞は、皮層や内皮などから分化してきたものであることが示された。以上の解析より明らかになった細胞分化のダイナミクスとパターニングを理解するために、植物器官発生に重要な役割を果たすオーキシンについての研究を進めた。オーキシン応答性プロモーターであるDR5の発現パターンを、吸器発生過程で解析したところ、初期では吸器発生部位の表皮、吸器の頂端部、そして発生後期では道管細胞が分化する箇所でオーキシン応答が起こっていることが分かった。トランスクリプトーム解析から吸器発生初期では、オーキシンの主要生合成経路で働く酵素であるYUCCAの発現が表皮特異的に上昇することが明らかとなった。この遺伝子について解析を進め、表皮局所的なオーキシン生合成が吸器発生初期で重要な役割を担っていることが明らかとなった。さらに、オーキシン輸送体について解析を進め、吸器内部の道管細胞分化のパターンは、オーキシン輸送ネットワークによるダイナミックなオーキシン濃度勾配の形成により制御されていることが示唆された。特にオーキシン流出担体は宿主植物との間の連絡を確立するのに決定的な役割を果たすことが分かった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Local auxin biosynthesis mediated by a YUCCA flavin monooxygenase regulates haustorium development in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum.2016

    • 著者名/発表者名
      Ishida, J.K., Wakatake, T., Yoshida, S., Takebayashi, Y., Kasahara, H., Wafula, E., dePamphilis, C. W., Namba, S., Shirasu K.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 28 号: 8 ページ: 1795-1814

    • DOI

      10.1105/tpc.16.00310

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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] 根寄生植物の分子メカニズム -ゲノム解読とモデル実験系の確立で農業被害の撲滅に道2016

    • 著者名/発表者名
      若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 70-4 ページ: 289-293

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 寄生植物コシオガマの吸器形成機構2016

    • 著者名/発表者名
      若竹崇雅、吉田聡子、白須賢
    • 雑誌名

      BSJ-Review

      巻: 7 ページ: 241-249

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Haustorial Hairs Are Specialized Root Hairs That Support Parasitism in the Facultative Parasitic Plant Phtheirospermum japonicum2016

    • 著者名/発表者名
      Songkui Cui, Takanori Wakatake, Kei Hashimoto, Simon B. Saucet, Kiminori Toyooka, Satoko Yoshida, and Ken Shirasu
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 170 号: 3 ページ: 1492-1503

    • DOI

      10.1104/pp.16.00223

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The WRKY45-Dependent Signaling Pathway Is Required For Resistance against Striga hermonthica Parasitism2015

    • 著者名/発表者名
      J. Musembi Mutuku, Satoko Yoshida, Takafumi Shimizu, Yasunori Ichihashi, Takanori Wakatake, Akira Takahashi, Mitsunori Seo, and Ken Shirasu
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 168 号: 3 ページ: 1152-1163

    • DOI

      10.1104/pp.15.00897

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Auxin transport network underlies haustorium development in parasitic plants2017

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Juliane Ishida, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
    • 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
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Auxin transport network underlies development of the invading organ in parasitic plants2016

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Juliane Ishida, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia: Latest advances in plant development and environmental response
    • 発表場所
      ウェスティンホテル淡路(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tissue specific transcriptome analysis at the interface between a parasitic plant and the host plant2016

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Satoko Yoshida, Ryosuke Sano, Tetusya Kurata, Taku Demura, Ken Shirasu
    • 学会等名
      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
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ライブイメージングで捉える寄生植物と宿主植物の植物間相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      若竹崇雅、Thomas Spallek, Simon Saucet, 吉田聡子、白須賢
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 寄生植物の吸器形成機構とその機能2015

    • 著者名/発表者名
      若竹崇雅、Thomas Spallek, Simon Saucet, 吉田聡子、白須賢
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] In vivo imaging analysis of the haustorium development in the parasitic plant2015

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
    • 学会等名
      第56回植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The Involvement of Auxin during Haustorium Development in Orobanchaceae2014

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
    • 学会等名
      EMBO conference “Interdisciplinary Plant Development”
    • 発表場所
      Cambridge, UK
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The Involvement of Auxin during Haustorium Development in Orobanchaceae2014

    • 著者名/発表者名
      Takanori Wakatake, Satoko Yoshida, Ken Shirasu
    • 学会等名
      International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium 2014 "Plant Live-Cell Imaging and Microdevices"
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 寄生植物の侵入器官発生メカニズムの一端を解明 -オーキシンの局所的な生合成が重要なステップ-

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160707_1/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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