| 研究課題/領域番号 |
20H00470
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
和田 七夕子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50379541)
佐竹 暁子 九州大学, 理学研究院, 教授 (70506237)
白川 一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70636969)
山口 暢俊 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (90767899)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2023年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2022年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2020年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
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| キーワード | 発現制御 / 発生・分化 / 細胞周期 / シグナル伝達 / 幹細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高等植物の花は、種固有の器官数をもつ一方で、サイズは環境条件によって一定幅で変動する。高等生物において器官の数やサイズを決める原理の多くは、未解明である。本研究は、花をつくる幹細胞に着目して、I) 花器官数の不変性、II) 花弁サイズの決定、III) 花の総数の決定における分子機構の解明を目指す。手法としては、環境、発生プログラムに応じた増殖・分化・老化のバランスを制御する遺伝子発現、ヒストン修飾およびホルモンシグナルを単一細胞タイプで定量的に計測する。さらに、I)-III)のシステムレベルでの理解のため、 数理モデル化する。本研究は、多細胞体における秩序形成の基本原理の理解をめざす。
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| 研究成果の概要 |
高等植物では、花の幹細胞における増殖・分化・老化のバランスにより、花器官の数とサイズが決まる。花をつくる幹細胞において、花器官数の不変性、花弁サイズの決定、花の総数の決定機構にかかわる高精細なトランスクリプトーム、ヒストン修飾およびホルモンシグナルを示した。花器官数の決定には、細胞周期依存的に働くエピゲノム修飾にもとづくバイオタイマーが機能していた。また、花弁の大きさは、ジャスモン酸シグナルによって制御される細胞老化とオートファジーが制御していた。さらに花をつくる茎の幹細胞の増殖と老化のバランスは、老化に伴う活性酸素によるプログラム細胞死が作用することで、花の総数を決定していることを解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、花器官の数とサイズを決める増殖・分化・老化の遷移をつかさどる制御系を解明した。多細胞生物における器官の数やサイズを決める原理の多くは、まったく手つかずであり、多細胞体の発生研究分野における秩序形成の基本原理の理解に貢献するものである。植物発生研究におけるこれまでの増殖と分化の二元論的解析に、細胞の一生という時間軸をとおして3つ目の老化の視点を組み合わせることで、数とサイズの決定機構の一端を明らかにすることが出来た。さらに、人類の主食である穀物は花の産物である。本研究は、変動地球環境下において、花の産物である穀物類を安定的に供給し続けるための基盤技術の創出につながっている。
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