花幹細胞におけるポリコム因子の導入、排除およびリン酸化シグナルによる活性調節

• 研究課題/領域番号: 15H02405
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 伊藤 寿朗 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90517096)
• 研究分担者: 石濱 泰 京都大学, 薬学研究科, 教授 (30439244)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2016年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2015年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
• キーワード: 発現制御 / 発生・分化 / エピジェネティクス / 細胞周期 / シグナル伝達

研究成果の概要

本研究では、植物の生殖過程において種子をつけるために複数の遺伝学的経路がどうやって花幹細胞の増殖を抑制するのかを解明した。特に転写因子であるKNUCKLESは、花幹細胞の維持に必須のWUSHEL遺伝子をエピジェネティクスを介した多段階の制御により不活性化する (Plant Cell 2019)。また、それとは独立して働く2つの転写因子SUPERMAN, CRABS CLAWはともにオーキシンシグナルの制御を介して、花幹細胞の増殖抑制に作用していることを示した (Nat Comm 2017, 2018, EMBO J, 2018; Front. Ecol. Evol.2019)。

研究成果の学術的意義や社会的意義

花がおしべやめしべをつくり、次世代の種を残すためには、花の元となる幹細胞が十分に増殖した後に、増殖を止める必要がある。私達は、花のつぼみの中心部にあり花の元となる幹細胞の増殖を止める詳細な仕組みを世界に先駆けて明らかにした。特にヒストン修飾やクロマチンの構造を変化させるエピジェネティック制御因子が作用することで、幹細胞制御因子や植物ホルモン制御因子の発現制御に働く。この成果により、花の大きさや数などが調節できるようになれば、園芸植物の花の改良や穀物類の増産などが期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] ペンシルベニア大学(米国)
• [国際共同研究] 南京大学(中国)
• [国際共同研究] 南京大学(中国)
• [国際共同研究] 南京大学(中国)
• [雑誌論文] Effects of cold atmospheric plasma irradiation on Arabidopsis seedlings (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Mime、Wang Yukun、Kumagai Shinya、Uraoka Yukiharu、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 59 号: SA ページ: SAAB09-SAAB09
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab4e7b
  • NAID: 210000157378
  • 査読あり
• [雑誌論文] CRABS CLAW and SUPERMAN coordinate hormone-, stress- and metabolic-related gene expression during Arabidopsis stamen development (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee, H. Z., Tatsumi, Y. Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., Yamaguchi, N., Ito, T.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 7 ページ: 437-437
  • DOI: 10.3389/fevo.2019.00437
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional Dissection of Class C Genes in Rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 6 ページ: 1164-1165
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz093
  • NAID: 120007123945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of floral stem cell activity in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shang Erlei、Ito Toshiro、Sun Bo
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 14 号: 11 ページ: 1659706-1659706
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1659706
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Roles of Plant Hormones and Their Interactions with Regulatory Genes in Determining Meristem Activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee Ze Hong、Hirakawa Takeshi、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 16 ページ: 4065-4065
  • DOI: 10.3390/ijms20164065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Abscisic acid‐dependent histone demethylation during postgermination growth arrest in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu Jinfeng、Ichihashi Yasunori、Suzuki Takamasa、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: - 号: 7 ページ: 2198-2214
  • DOI: 10.1111/pce.13547
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integration of transcriptional repression and Polycomb-mediated silencing of WUSCHEL in floral meristems (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Bo、Zhou Yingying、Cai Jie、Shang Erlei、Yamaguchi Nobutoshi、Xiao Jun、Looi Liang-Sheng、Wee Wan-Yi、Gao Xiuying、Wagner Doris、Ito Toshiro
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: - 号: 7 ページ: 1488-1505
  • DOI: 10.1105/tpc.18.00450
  • NAID: 120006726651
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] When to stop: an update on molecular mechanisms of floral meristem termination (2019)
  • 著者名/発表者名: Yifeng Xu, Nobutoshi Yamaguchi, Eng-Seng Gan, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 70 号: 6 ページ: 1711-1718
  • DOI: 10.1093/jxb/erz048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histone demethylases control root elongation in response to stress-signaling hormone abscisic acid (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu Jinfeng、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: - 号: 7 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1080/15592324.2019.1604019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin-mediated feed-forward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, N., Huang, J., Tatsumi, Y., Abe, M., Sugano, S. S., Kojima, M., Takebayashi, Y., Kiba, T., Yokoyama, R., Nishitani, K., Sakakibara, H., and Ito, T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 5290-5290
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07763-0
  • NAID: 120006549567
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Meristem Termination and Organ Number Control in Early Stage of Arabidopsis Flower Development (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu Yifeng、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Journal of Cell Signaling 巻: 03 号: 03
  • DOI: 10.4172/2576-1471.1000186
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Proximity Ligation Assay to Detect the Interaction Between Plant Transcription Factors and Other Regulatory Proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Yifeng Xu, Eng-Seng Gan, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Plant Transcription Factors.Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 1830 ページ: 325-335
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_19
  • ISBN: 9781493986569, 9781493986576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using CRISPR/Cas9 System to Introduce Targeted Mutation in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Ze Hong Lee, Nobutoshi Yamaguchi, Toshiro Ito
  • 雑誌名: Plant Transcription Factors.Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 1830 ページ: 93-108
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_6
  • ISBN: 9781493986569, 9781493986576
  • 査読あり
• [雑誌論文] RGB-Color Intensiometric Indicators to Visualize Spatiotemporal Dynamics of ATP in Single Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Arai Satoshi、Kriszt Rokus、Harada Kazuki、Looi Liang-Sheng、Matsuda Shogo、Wongso Devina、Suo Satoshi、Ishiura Shoichi、Tseng Yu-Hua、Raghunath Michael、Ito Toshiro、Tsuboi Takashi、Kitaguchi Tetsuya
  • 雑誌名: Angewandte Chemie 巻: 130 号: 34 ページ: 11039-11044
  • DOI: 10.1002/ange.201804304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SUPERMAN regulates floral whorl boundaries through control of auxin biosynthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Prunet, N., Gan, E-S., Wang, Y., Stewart, D., Wellmer, F., Huang, J., Yamaguchi, N., Tatsumi, Y., Kojima, M., Kiba, T., Sakakibara, H., Jack, T.P., Meyerowitz, E.M., Ito, T.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: - 号: 11
  • DOI: 10.15252/embj.201797499
  • NAID: 120006478564
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Membrane-bound NAC-like Transcription Factor OsNTL5 Represses the Flowering in Oryza sativa (2018)
  • 著者名/発表者名: Guo, S., Dai, S., Singh, P.K., Wang, H., Wang, Y., Tan, L.H., Wee, W., and Ito, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science, Plant Biotechnology 巻: 9 ページ: 555-555
  • DOI: 10.3389/fpls.2018.00555
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of floral meristem activity through the interaction of AGAMOUS, SUPERMAN, and CLAVATA3 in Arabidopsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uemura, A., Yamaguchi, N, Xu, Y., Wee, W-Y., Ichihashi, Y., Suzuki, T., Shibata, A., Shirasu, K., and Ito, T.
  • 雑誌名: Plant Reproduction 巻: 31 号: 1 ページ: 89-105
  • DOI: 10.1007/s00497-017-0315-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Membrane-bound NAC-like Transcription Factor OsNTL5 Represses the Flowering in Oryza sativa (2018)
  • 著者名/発表者名: Guo, S., Dai, S., Singh, P.K., Wang, H., Wang, Y., Tan, L.H., Wee, W., and Ito, T.,
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science, Plant Biotechnology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ proximity ligation assay to detect the interaction between plant transcription factors and other regulatory proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Gan, E.S., and Ito, T.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ proximity ligation assay to detect the interaction between plant transcription factors and other regulatory proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Gan, E.S., and Ito, T
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-tuning of auxin homeostasis governs the transition from floral stem cell maintenance to gynoecium formation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, N., Huang, J., Xu, Y., Tanoi, K., and Ito, T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 1125-1125
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01252-6
  • NAID: 120006364326
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gene network controlling flower development in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kadoya, Y., Yamaguchi, N., Ito, T.
  • 雑誌名: 生物と化学 巻: 55 ページ: 602-610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Arabidopsis superman allelic series and the interactions with other genes demonstrate developmental robustness and joint specification of male-female boundary, flower meristem termination, and carpel compartmentalization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Breuil-Broyer, S., Trehin, C., Morel, P., Boltz, V., Sun, B., Chambrier, P., Ito, T., Negrutiu, I.
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamics of H3K27me3 methylation and demethylation in plant development (2015)
  • 著者名/発表者名: Gan, E-S., Xu, Y., and Ito, T.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 10 号: 9 ページ: e1027851-e1027851
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1027851
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of Floral Stem Cell Termination in Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Sun, B. and Ito, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science, 巻: 6 ページ: 17-17
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Co-ordination of flower development through epigenetic regulation in two model species: rice and Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Guo, S, Sun, B., Looi, L-S., Xu, Y., Gan, E-S., Huang, J. and Ito, T.
  • 雑誌名: Plant Cell & Physiology, 巻: 56 号: 5 ページ: 830-842
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv037
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 花幹細胞の増殖終結機構におけるオーキシン作用の二面性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会大阪年会
• [学会発表] Epigenetic regulation in floral meristem determinacy (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 2019 Collaborative Research Meeting National Institute of Genetics
  • 国際学会
• [学会発表] Multistep termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: ICAR2019(The 30th International Conference on Arabidopsis Research)
  • 国際学会
• [学会発表] Auxin-mediated termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花の儚さの分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 2019年度 近畿植物学会講演
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multistep termination of floral stem cell activities (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Japan-Taiwan Plant Biology 2019 (JTPB2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatio-temporal regulation of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: PSDB 10th Annual National Convention
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Memory and induced forgetting in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: University of the Philippines-Diliman Ateneo de University 大学訪問セミナー
• [学会発表] 植物における記憶定着と能動的忘却システム (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: さきがけ懇親会
• [学会発表] Spatio-temporal regulation of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Henan University大学訪問セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 福建農林大学さくらサイエンスプラン
• [学会発表] Auxin-mediated multistep termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: IPMB 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花幹細胞の時空間的な運命制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 京都大学形態統御学分科セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Auxin-mediated floral meristem determinacy control (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 25th ICSPR 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Auxin-mediated multistep termination of floral stem cell activities (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Meristem 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花幹細胞の多段階での終結機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 招待講演
• [学会発表] 花幹細胞の時空間的な運命制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 東京大学 生物科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Floral stem cell termination and differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Temasek Life Sciences Laboratory
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: University of Georgia & University of California Davis
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis” (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Cold Spring Harbor meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Philippine Ateneo De Manila University and University of Philippine, Diliman
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Japan-France Meeting GDRI Integrative Plant Biology “The developing plant in its environment”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Coordination of plant growth and differentiation at fluctuating temperatures (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: The 3rd TLL-NAIST-Joint symposium
  • 招待講演
• [学会発表] Auxin-mediated dual-step termination of floral stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: CSH-Asia Conference: Plant Cell & Developmental Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic timer to coordinate growth and differentiation in plants (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: The 50th Japan Developmental Biology Conference
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step termination of floral stem cell activities in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: Cold Spring Harbor meeting “Plant Genome & biotechnology”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic processor to coordinate growth and differentiation in ever-changing environment (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Ito
  • 学会等名: International Conference on Molecular Biology & Biotechnology (ICMBB) in conjunction with the 23rd MSMBB Scientific Meeting
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatiotemporal-specific Regulation of Floral Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Ito
  • 学会等名: Keystone Symposia on Plant Epigenetics: From Genotype to Phenotype
  • 発表場所: New Mexico, USA
  • 年月日: 2016-02-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] An epigenetic processor to coordinate growth and differentiation of floral stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-step regulation of floral stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 寿朗
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会「植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • 年月日: 2015-11-06
  • 招待講演
• [備考] 伊藤研究室ホームページ
  • URL: http://bsw3.naist.jp/ito/