メリステム形成を制御するオーキシン信号伝達ネットワークの総体と核内分子挙動の解明

• 研究課題/領域番号: 18J12698
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 秀政 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 陸上植物 / 苔類ゼニゴケ / 植物ホルモン / オーキシン / クローナル解析 / 発生 / 幹細胞 / 器官形成 / メリステム

研究実績の概要

本研究は、陸上植物における幹細胞領域（メリステム）の形成および制御のメカニズム解明を目的とする。今年度は、①オーキシン信号伝達因子の分子機能と生理機能の解析 ②幹細胞形成過程と発芽後の発生過程における頂端細胞の挙動ならびに細胞系譜の解析 を中心に研究し、学会発表および論文発表を行った。いずれの研究も論文未発表の研究成果が残り、投稿準備を進めている。
① オーキシンは、受容体TIR1/AFBに受容されると転写抑制因子AUX/IAAの分解を促し、転写因子ARFによる遺伝子発現制御を亢進する。本研究では、遺伝子冗長性の低い苔類ゼニゴケを用いてオーキシン受容体遺伝子をすべて失ったMptir1ko植物を作出し、分化状態およびオーキシン応答性の解明を目的としたトランスクリプトーム解析を行った。また、オランダWageningen大学を中心とした共同研究に参画し、ゼニゴケARFホモログの転写抑制機能の解析を行った。
② ゼニゴケは、一細胞の頂端細胞を起点として成長する。頂端細胞の形成や発生中の挙動を解明するため、任意の発生段階でごく少数の細胞を遺伝的にラベルして細胞系譜を可視化するクローナル解析の実験系を立ち上げていた。クローナル解析の実験系およびゼニゴケの器官が複数の細胞系譜にまたがって形成されることを論文発表した。クローナル解析を活用した無性繁殖体発生における頂端細胞系譜とオーキシン信号伝達の寄与、および発芽後の頂端細胞の分岐機構について解析中である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Wageningen University(オランダ)
• [国際共同研究] University of Bristol(英国)
• [雑誌論文] Design principles of a minimal auxin response system (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kato, Sumanth K. Mutte, Hidemasa Suzuki, Isidro Crespo, Shubhajit Das, Tatyana Radoeva1, Mattia Fontana, Yoshihiro Yoshitake, Emi Hainiwa, Willy van den Berg, Simon Lindhoud, Kimitsune Ishizaki, Johannes Hohlbein, Jan Willem Borst, D. Roeland Boer, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Dolf Weijers
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: －
  • DOI: 10.1101/760876
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Positional cues regulate dorsal organ formation in the liverwort Marchantia polymorpha (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Harrison CJ, Shimamura M, Kohchi T, Nishihama R
  • 雑誌名: J Plant Res. 巻: 133 号: 3 ページ: 311-321
  • DOI: 10.1007/s10265-020-01180-5
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Division Patterns and Apical Cell Lineages in Developing Gemma Revealed by Clonal Analysis in the Liverwort Marchantia polymorpha (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • 学会等名: 日本植物生理学会 第61回大会
• [学会発表] ゼニゴケAMP1 およびCYP78 酵素のオーキシン応答とメリステム形成における機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 副島裕乃、鈴木秀政、池田敬登、桐田啓如、武田真由子、西浜竜一、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物生理学会 第61回大会
• [学会発表] Clonal Analysis to Revealing Division Patterns and Stem Cell Lineages in Developing Gemma of Marchantia polymorpha (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Suzuki, C. Jill Harrison, Masaki Shimamura, Takayuki Kohchi, Ryuichi Nishihama
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] The sole conserved auxin receptor MpTIR1 is dispensable for cell survival but critical for organized 3D body plan (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会
• [学会発表] Clonal analysis approach to revealing the mechanisms of stem cell formation in Marchantia polymorpha (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Suzuki, C. Jill Harrison, Masaki Shimamura, Takayuki Kohchi, Ryuichi Nishihama
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会
• [学会発表] A simple mechanistic model for auxin response in land plants (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kato, Sumanth K. Mutte, Emi Hainiwa, Hidemasa Suzuki, Yoshihiro Yoshitake, Minami Katayama, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Dolf Weijers
  • 学会等名: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会
• [学会発表] クローナル解析で迫る苔類ゼニゴケの二叉分枝メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • 学会等名: 新学術領域研究「植物の周期と変調」若手ワークショップ
• [学会発表] ゼニゴケの無性芽発生における分裂パターンと幹細胞系譜の解明に向けたクローナル解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀政、C. Jill Harrison、嶋村正樹、河内孝之、西浜竜一
  • 学会等名: 近畿植物学会
• [学会発表] The sole auxin receptor MpTIR1 plays critical roles in organogenesis from stem cells in the liverwort Marchantia polymorpha (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀政、加藤大貴、岩野惠、西浜竜一、河内孝之
  • 学会等名: 新学術領域研究「植物多能性幹細胞」若手ワークショップ
• [学会発表] ゼニゴケ唯一のTIR1/AFBホモログMpTIR1は生存に必須でないが正常な器官形成に必須である (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀政、加藤大貴、西浜竜一、河内孝之
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
• [学会発表] クローナル解析で究明する苔類ゼニゴケの無性芽発生パターンとオーキシン受容体MpTIR1の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 秀政, C. Jill Harrison, 嶋村 正樹, 山岡 尚平, 河内 孝之, 西浜 竜一
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] オーキシン受容体MpTIR1によるゼニゴケの無性芽形成制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 秀政, C. Jill Harrison, 嶋村 正樹, 山岡 尚平, 河内 孝之, 西浜 竜一
  • 学会等名: 新学術領域研究「植物多能性幹細胞」第二回若手ワークショップ
• [学会発表] Genetic analysis with the liverwort Marchantia polymorpha reveals an essential role of TIR1-mediated auxin signaling in the 3D body plan (2018)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Suzuki, Hirotaka Kato, Shohei Yamaoka, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • 学会等名: EMBO Workshop New shores in land plant evolution
  • 国際学会