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開花・結実が導く植物個体死の制御因子Deathホルモンの同定と生理的基盤の理解

研究課題

研究課題/領域番号 19J00658
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
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

平川 健  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード花発生 / 老化 / DNA損傷応答 / エピジェネティクス
研究開始時の研究の概要

植物の一生は種子の発芽に始まり、栄養成長から生殖成長への相転換を経て、種子を残してその生涯を終える。その中でも花の開花・結実は特定の植物種において個体死と直接繋がっており、この点に関して「Deathホルモン」仮説が古くから提唱されているが、未だに分子実態の同定には至っていない。本研究では、花発生に由来する寿命制御因子の探索・同定そして個体死過程におけるストレス応答の解析を介して、植物個体死の制御機構と生理的基盤を明らかにする。植物個体死の制御因子や生理的実態の解明は植物寿命の人為的制御方法の開発に繋がるため、本研究成果は農業技術開発などの応用研究の基盤になることが期待される。

研究実績の概要

植物の一生は種子の発芽から始まり、栄養成長から生殖成長への相転換を経て、種子を残してその生涯を終える。その中でも花の開花・結実は、特定の植物種において個体死と直接つながっている。例えば、花・果実を切除し続けると植物の寿命は伸びる一方で、どんなに栄養を供給し続けても枯死は免れない。これらの知見から、花由来の植物個体死の制御因子「Deathホルモン」仮説が約40年以上前に提唱されたが、未だ分子実態の同定には至っていない。その大きな理由としては、花で産生されるDeathホルモンが極微量であることが挙げられる。そこで本研究では、花の開花を人為的に操作できるシロイヌナズナ一斉開花系を用いて、Deathホルモンを高感度に探索・同定することを目的とした。また、動物では老化に伴いストレス応答能が低下することが報告されている。興味深いことに、人為的にストレス応答能の低下を抑制することで寿命が伸びることも明らかにされており、ストレス応答能と個体寿命には密接な関係があることがわかる。そこで本研究では、申請者がこれまで取り組んできたDNA損傷応答に注目し、植物個体死におけるDNA損傷応答の機能的意義の解明にも取り組む。
1.植物個体死の制御因子Deathホルモンの同定
シロイヌナズナ一斉開花系において花発生を高度に同調できる実験系の検討を行った。その結果、通常の生育温度よりも低温で培養すると同調率が向上することがわかった。

2.植物個体死におけるDNA損傷応答の機能的意義の解明
動物の老化に伴うストレス応答能の低下にはヒストン修飾を介したエピジェネティック制御が重要な役割を果たす。そこで、DNA損傷応答に異常を示すシロイヌナズナのエピジェネティック因子変異体を逆遺伝学的スクリーニングにより探索した。その結果、DNA二本鎖切断に対して低感受性を示すヒストン脱メチル化酵素(HDM)変異株を同定した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] LSD1-LIKE1-Mediated H3K4me2 Demethylation Is Required for Homologous Recombination Repair2019

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa Takeshi、Kuwata Keiko、Gallego Maria E.、White Charles I.、Nomoto Mika、Tada Yasuomi、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 181 号: 2 ページ: 499-509

    • DOI

      10.1104/pp.19.00530

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Roles of Plant Hormones and Their Interactions with Regulatory Genes in Determining Meristem Activity2019

    • 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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of DNA Repair Foci in Root Cells of Arabidopsis in Response to DNA Damage2019

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa Takeshi、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 10 ページ: 990-990

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.00990

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 植物DNA損傷応答におけるクロマチン構造制御に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      平川健
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物ゲノム安定性の維持における細胞核構造の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      平川健、松永幸大
    • 学会等名
      日本植物形態学会第31回総会・大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物DNA損傷応答におけるヒストン脱メチル化によるクロマチン構造制御2019

    • 著者名/発表者名
      平川健、伊藤寿朗、松永幸大
    • 学会等名
      日本遺伝学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 先端技術研究科 バイオサイエンス領域 花発生分子遺伝学研究室

    • URL

      https://bsw3.naist.jp/ito/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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