植物の器官再生を制御する分子機構

• 研究課題/領域番号: 17H03704
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 慶子 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, チームリーダー (30455349)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 器官再生 / 植物ホルモン / 脱分化 / 再分化 / シロイヌナズナ

研究成果の概要

植物の再生はオーキシンやサイトカイニンなどの植物ホルモンによって著しく促進されるが、そのメカニズムは断片的にしか理解されていない。本研究では、enhanced yeast-one-hybrid解析を基に網羅的な転写制御ネットワークを構築し、この分子機構の解明を進めた。またクロマチンレベルの制御が器官再生において果たす役割を検討した。さらに、プロトプラストの実験系を導入し、高度に分化した細胞が脱分化を介して個体再生を行うしくみの解明を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物ホルモンを用いた組織培養技術の確立は20世紀の植物生理学の発展の金字塔のひとつといっても過言ではないが、そのしくみについては驚くほど分かっていない。本研究は植物の器官再生を司る鍵遺伝子の転写制御関係を包括的に明らかにしようとする点に学術的意義がある。近年ゲノム編集技術が急速に進歩しているが、多くの主要作物において形質転換後の器官再生、特に茎葉再生の効率の低さが大きなボトルネックとなっている。本研究から茎葉再生制御のしくみが明らかになれば新たな組織培養技術の開発につながり、こうした問題の解決に貢献するものと期待される。

研究成果

• [国際共同研究] IISER(インド)
• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] IISER(インド)
• [国際共同研究] Sainsbury Lab Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [国際共同研究] IISER(インド)
• [雑誌論文] AT-Hook Transcription Factors Restrict Petiole Growth by Antagonizing PIFs (2020)
  • 著者名/発表者名: Favero David S.、Kawamura Ayako、Shibata Michitaro、Takebayashi Arika、Jung Jae-Hoon、Suzuki Takamasa、Jaeger Katja E.、Ishida Takashi、Iwase Akira、Wigge Philip A.、Neff Michael M.、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 8 ページ: 1454-1466
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Mechanisms of Plant Regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi Momoko、Favero David S.、Sakamoto Yuki、Iwase Akira、Coleman Duncan、Rymen Bart、Sugimoto Keiko
  • 雑誌名: Annual Review of Plant Biology 巻: 70 号: 1 ページ: 377-406
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-050718-100434
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] A Gene Regulatory Network for Cellular Reprogramming in Plant Regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi M, Shibata M, Rymen B, Iwase A, Bagman AM, Watt L, Coleman D, Favero DS, Takahashi T, Ahnert SE, Brady SM, Sugimoto K
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 号: 4 ページ: 770-782
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Epigenetic control of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality, Sendai Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic control of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research, Wuhan China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: ENS Lyon, France
  • 招待講演
• [学会発表] Transcriptional control of stress-induced cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Meeting, Gyeongyu, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of cellular reprogramming in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sugimoto
  • 学会等名: Academia Sinica, Taipei Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Cellular reprogramming in plant regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Keiko
  • 学会等名: Canada-Japan Joint Meeting on Genetic Network and Cellular Wiring
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cellular reprogramming in plant regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本 慶子
  • 学会等名: 第50回日本発生生物学会大会シンポジウム
  • 国際学会
• [備考] 細胞機能研究チーム
  • URL: http://cellfunction.riken.jp/