脱分化から茎葉再分化への分子カスケード（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0265
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岩瀬 哲 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40553764)
• 研究協力者: ルディエ フランソワ École normale supérieure, Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure, 教授
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
• キーワード: 細胞リプログラミング / 脱分化 / 再分化 / カルス形成 / 転写因子 / 傷害応答 / 分化全能性 / ストレス / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / ストレス応答 / 組織培養 / エピゲノム

研究成果の概要

植物は高い再生能力を有している。傷害など種々のストレスによってカルスを形成し、組織や個体全体を新しく作り直すが、この分子メカニズムは未知の部分が多い。エピゲノムの変化が遺伝子発現制御に重要な役割を担うことが近年明らかになってきた。様々な刺激に対してエピゲノムがどのように変化するのかについて網羅的に理解することは、細胞の分化や脱分化のメカニズムを解き明かすため今後益々重要になる。本研究では、傷害後のヒストン修飾変化を捉え、再生時における役割の一端を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の分化や脱分化は時空間的に連続した様々な遺伝子発現の結果であり、近年の生物学の重要な成果から、エピゲノムの変化が遺伝子発現制御に重要な役割を担うことが明らかになってきた。これらの変化と植物の分化・脱分化についての研究分野はここ数年のうちに盛んになってきている。本研究によって、植物細胞の脱分化・再分化時のエピゲノム変化をいち早く網羅的に理解出来たことは、現象の基礎的理解を深める基盤として今後も学術的な貢献をすると考えられる。また、得られた知見は、組織培養技術の改良にも応用でき、社会的な広がりが期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] 国立科学研究センター（CNRS）(フランス) (2016)
• [雑誌論文] WIND1 induces dynamic metabolomic reprogramming during regeneration in Brassica napus (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase, Kento Mita, David S.Favero, Nobutaka Mitsuda, Ryosuke Sasaki, Makoto Kobayshi, Yumiko Takebayashi, Mikiko Kojima, Miyako Kusano, Akira Oikawa, Hitoshi Sakakibara, Kazuki Saito, Jun Imamura, Keiko Sugimoto
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 442 号: 1 ページ: 40-52
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wounding Triggers Callus Formation via Dynamic Hormonal and Transcriptional Changes (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Iwase A, Rymen B, Lambolez A, Kojima M, Takebayashi Y, Heyman J, Watanabe S, Seo M, De Veylder L, Sakakibara H, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 175 号: 3 ページ: 1158-1174
  • DOI: 10.1104/pp.17.01035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ABA Suppresses Root Hair Growth via the OBP4 Transcriptional Regulator. (2017)
  • 著者名/発表者名: Rymen, B., Kawamura, A., Schafer, S., Breuer, C., Iwase, A., Shibata, M., Ikeda, M., Mitsuda, N., Koncz, C., Ohme-Takagi, M., Matsui, M., and Sugimoto, K.
  • 雑誌名: Plant physiology 巻: 173 号: 3 ページ: 1750-1762
  • DOI: 10.1104/pp.16.01945
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] WIND1 promotes shoot regeneration through transcriptional activation of ESR1 in Arabidopsis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 1.Iwase A, Harashima H, Ikeuchi M, Rymen B, Ohnuma M, Komaki S, Morohashi K, Kurata T, Nakata M, Ohme-Takagi M, Grotewold E, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 1 号: 1 ページ: 54-69
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00623
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Wound-induced molecular network leading to regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase, Momoko Ikeuchi, Bart Rymen, Alice Lambolez, Takamasa Suzuki, Nobutaka Mitsuda, Keiko Sugimoto
  • 学会等名: International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stress-induced plant cell reprogramming: Accelerators and brakes for regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase
  • 学会等名: Seminar at Royal Holloway University of London
  • 発表場所: Royal Holloway University of London (Egham, UK)
  • 年月日: 2017-03-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stress-induced plant cell reprogramming: Accelerators and brakes for regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase
  • 学会等名: Seminar at ENS-Lyon
  • 発表場所: ENS-Lyon (Lyon, France)
  • 年月日: 2017-03-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stress-induced plant cell reprogramming: Accelerators and brakes for regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase
  • 学会等名: Max Planck Institute Special Seminar
  • 発表場所: Max Planck Institute (Cologne, Germany)
  • 年月日: 2017-02-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] WIND1転写因子の下流分子ネットワーク解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬 哲、光田展隆、池内桃子、鈴木孝征、杉本慶子
  • 学会等名: 日本植物学会 第81回大会
• [学会発表] Stress-induced plant cell reprogramming: Accelerators and brakes for regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase
  • 学会等名: Seminar at Institut Jean-Pierre Bourgin, INRA Versailles-Grignon
• [学会発表] Wound-induced cellular reprogramming in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase, Bart Rymen, Momoko Ikeuchi, Hui Lan, Marie Pireyre, Takamasa Suzuki, Nobutaka Mitsuda , Katja Jaeger and Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Bilateral Closure Symposium of GDRI Integrative Plant Biology Network "The developing plant in its environment"
• [学会発表] WIND1-induced cellular reprogramming in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Iwase, Nobutaka Mitsuda, Kengo Morohashi, Takamasa Suzuki, Hirofumi Harashima, Momoko Ikeuchi, Bart Rymen, Erich Grotewold and Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia, Latest Advances in Plant Development & Environmental Response
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（淡路市、兵庫県）
  • 年月日: 2016-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] ストレスで誘起される細胞リプログラミングの分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬哲
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会シンポジウム Induced Development：環境要因に誘発される発生の多様性と共通性
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市、沖縄県）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [備考] 植物が傷口で茎葉を再生させる仕組み －組織培養による植物の量産や有用物質生産に期待－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170117_2/
• [備考] 環境記憶統合“注目の論文” 傷口から蘇る ～ カルス形成から茎葉再分化への分子カスケード ～
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/plantmemory/research-achievement/paper/no11.html
• [備考] Wound-induced shoot regeneration pathway
  • URL: http://www.csrs.riken.jp/en/press/press170117-2.html
• [備考] How plants shoot back
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8342/